IT201600085194A1

IT201600085194A1 - Processo per il trattamento di acque contenenti idrocarburi mediante grafite espansa

Info

Publication number: IT201600085194A1
Application number: IT102016000085194A
Authority: IT
Original assignee: Directa Plus Spa
Priority date: 2016-08-12
Filing date: 2016-08-12
Publication date: 2018-02-12
Also published as: EP3497063A1; WO2018029277A1; CN109476513B; EP3497063B1; US20190185348A1; CA3025608A1; US10913666B2; CN109476513A

Description

PROCESSO PER IL TRATTAMENTO DI ACQUE CONTENENTI IDROCARBURI

MEDIANTE GRAFITE ESPANSA

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un processo per il trattamento di acque contenenti idrocarburi mediante l’utilizzo di grafite espansa. Più in particolare, l’invenzione si riferisce ad un processo per il trattamento di acque contenenti idrocarburi mediante l’utilizzo di grafite espansa, nel quale le acque da trattare contengono una quantità di idrocarburi uguale o inferiore a 1 g/l.

Sono noti vari processi per trattare acque, dolci o salate, contaminate da vari tipi di idrocarburi, sia di tipo leggero che pesante, quali benzine, cherosene, petrolio, oli combustibili e lubrificanti, sia naturali che di sintesi, e simili. Esempi di tali acque sono le acque provenienti dai pozzi di estrazione del petrolio (acque di produzione) e le acque utilizzate in molti processi industriali che ne causano l’inquinamento con idrocarburi.

I processi noti comprendono sia processi biologici che processi chimici e fisici, ed anche combinazioni di tali processi. I processi chimico/fisici sono efficaci e richiedono tempi di trattamento relativamente brevi rispetto ai trattamenti biologici, il cui svantaggio sono i tempi di trattamento molto lunghi, ma anche l’efficienza limitata e l’elevata produzione di fanghi. Nel trattamento delle acque di produzione sono pertanto preferiti i processi chimico/fisici, che hanno però lo svantaggio di costi molto elevati. Inoltre, l’utilizzo di reagenti chimici influisce negativamente, rappresentando una fonte di inquinamento secondario.

La grafite espansa è un materiale conosciuto da decenni per le sue proprietà oleo-adsorbenti. Studi recenti suggeriscono che la grafite espansa può assorbire efficacemente diversi tipi di idrocarburi, ma la maggior parte di tali studi è finalizzata alla rimozione dall’acqua di elevate concentrazioni di idrocarburo, di solito ben superiori a 1 g/l. Tali studi sono principalmente diretti a risolvere il problema degli sversamenti di petrolio o altri idrocarburi dovuto a fenomeni accidentali, mentre sono pochi gli studi relativi ad una decontaminazione più spinta degli idrocarburi dall’acqua, cioè al trattamento di acque contenenti quantità basse di idrocarburi, ma tuttavia inquinate.

Wang N. et al; “Adsorption of soluble oil from water to graphene”; Environ. Sci. Pollut. Res.; Springer; Published online 14 February 2014, descrivono dei metodi per rimuovere olio solubile dall’acqua. Viene riportato l’uso di grafene preparato mediante ossidazione e riduzione termica ed il raggiungimento dell’equilibrio di adsorbimento in 30 minuti.

Takeuchi K. et al; “Oil sorption by exfoliated graphite from dilute oil-water emulsion for practical applications in produced water treatments”; Journal of Water Process Engineering; 8 (2015) 91-98, descrivono l’uso di grafite esfoliata (EG) per trattare emulsioni di olio per motore e acqua. Viene descritto l’impiego di vari tipi di EG, inclusa grafite ossidata, tutte aventi un’area superficiale specifica di meno di 50 m<2>/g. La EG preparata mediante il trattamento di ossidazione in aria ha assorbito l’olio rapidamente rispetto alla EG non trattata ed ha ridotto la concentrazione dell’olio ad un quinto della concentrazione iniziale dopo adsorbimento per 20 minuti (pag. 95, colonna di sinistra). I dati riportati mostrano che le concentrazioni iniziali di olio di 100 mg/l sono state ridotte a circa 15-10 mg/l dopo 5 minuti di agitazione, e che una concentrazione residua di circa 5 mg/l è stata ottenuta solo dopo 20-30 minuti di agitazione (Fig.3).

I suddetti trattamenti, per quanto efficaci, richiedono tempi ancora relativamente lunghi se si vuole ottenere un abbattimento spinto degli inquinanti, e non sono pertanto ottimali per un uso industriale.

Scopo della presente invenzione è pertanto quello di provvedere un processo per il trattamento di acque inquinate da basse quantità di idrocarburi che sia efficace e richieda un tempo di trattamento molto breve.

Il suddetto ed altri scopi e vantaggi dell’invenzione vengono raggiunti con un processo per il trattamento di acque contenenti idrocarburi mediante grafite espansa, in cui detti idrocarburi sono presenti in quantità inferiore o uguale a 1 g/l, comprendente la miscelazione di detta grafite espansa con dette acque contenenti idrocarburi, mediante la quale detti idrocarburi sono adsorbiti da detta grafite, e la separazione di detta grafite contenente detti idrocarburi alla fine della miscelazione, caratterizzato dal fatto che:

a) detta grafite espansa ha una densità apparente da 1 a 7 g/l, determinata con il metodo definito nella descrizione, un’area superficiale specifica da 50 a 100 m<2>/g, determinata con il metodo BET, ed un rapporto carbonio/ossigeno (C:O) ≥ 100, determinato con il metodo definito nella descrizione

b) detta grafite espansa è utilizzata in un rapporto in peso rispetto a detti idrocarburi da 5:1 a 1:20;

Secondo un aspetto preferito dell’invenzione il processo è realizzato con una grafite espansa di densità apparente da 2 a 5 g/l. La densità apparente è misurata con il metodo seguente: Si pesa un cilindro graduato in plastica della capacità di 800 ml con una bilancia elettronica. Si riempie il cilindro completamente con la grafite espansa, rimuovendo l’eventuale eccesso con una spatola. Si toglie il cilindro dalla bilancia e si compatta la grafite battendo il fondo del cilindro su una superficie dura per tre volte, formando uno spazio vuoto alla sommità del cilindro. Si riempie tale spazio con altra grafite espansa, rimuovendo l’eventuale eccesso con una spatola. Si pesa il cilindro così riempito. Si determina la densità apparente facendo il rapporto Peso del Campione [g]/Volume del Campione [0,8 l]. Il risultato è espresso in g/l. Secondo un aspetto preferito dell’invenzione il processo è realizzato con una grafite espansa avente un’area superficiale specifica (SSA) da 60 a 80 m<2>/g.

Secondo un aspetto preferito dell’invenzione il processo è realizzato con una grafite espansa avente un rapporto carbonio/ossigeno (C:O) ≥ 200.

Secondo un aspetto preferito dell’invenzione il processo è realizzato con una grafite espansa in un rapporto in peso rispetto a detti idrocarburi da 3:1 a 1:15.

Secondo un aspetto preferito dell’invenzione il processo è realizzato miscelando detta grafite espansa e detta acqua con un mezzo di agitazione rotante ad una velocità superiore a 800 giri/min., preferibilmente superiore a 1000 giri/min.

Nel processo secondo l’invenzione viene usata una grafite espansa con un rapporto C/O ≥ 100, preferibilmente ≥ 200. Questo rapporto è importante in quanto definisce la quantità massima di ossigeno legato al carbonio costituente la grafite, cioè di ossido di grafite. Si è infatti trovato che le migliori proprietà adsorbenti nei confronti degli idrocarburi si ottengono quando la quantità di ossido di grafite è minima. Infatti, il carattere polare dell’ossido di grafite lo rende più idrofilo e quindi tendente a formare dispersioni acquose. Al contrario, la grafite con un elevato rapporto C/O è più idrofoba e lipofila, quindi al cessare della miscelazione tende a separarsi dall’acqua. Ciò favorisce la rimozione della grafite contenente l’idrocarburo assorbito.

Il rapporto C/O nella grafite è determinato mediante analisi elementare eseguita alla spettrometria di massa a plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS), che fornisce la percentuale in peso dei vari elementi. Normalizzando i valori ottenuti rispetto al peso atomico delle specie C e O e facendone il rapporto si ottiene il rapporto C/O.

La grafite espansa aventi le caratteristiche adatte all’uso nel processo secondo l’invenzione è commercializzata da Directa Plus SpA con il marchio Grafysorber<®>.

Tale grafite è prodotta con un processo che utilizza grafite intercalata, che può essere preparata con metodi noti all’esperto del ramo oppure acquistata in commercio. La grafite intercalata viene poi sottoposta ad una fase di espansione realizzata sottoponendo fiocchi di grafite intercalata aventi una dimensione laterale ≤ 500 µm ad una temperatura compresa tra 1300 e 12000°C per un tempo inferiore a 2 secondi. Tale trattamento è realizzato come descritto nel brevetto EP 2038209 B1, ovvero generando calore nei GICs (Graphite Intercalation Compounds) preferibilmente mediante un arco elettrico, un forno a microonde o ad induzione ad alta frequenza o per formazione di plasma. Quest’ultimo trattamento è particolarmente preferito per la possibilità di raggiungere la temperatura desiderata associata ad una elevata turbolenza.

La miscelazione della grafite espansa con l’acqua contaminata da idrocarburi è realizzata in un opportuno recipiente ed un opportuno mezzo di agitazione. Preferibilmente si usa un mezzo di agitazione rotante con una velocità di rotazione superiore a 800 giri/min, in modo da assicurare un buon contatto tra le particelle di grafite e le gocce o lo strato di idrocarburo presenti nell’acqua.

Un recipiente agitato è composto essenzialmente da un serbatoio cilindrico, eventualmente munito di coperchio, entro il quale è disposto un agitatore o girante, generalmente in posizione assiale. Sulle pareti del recipiente agitato possono essere disposti alcuni setti frangivortice o diaframmi, che hanno lo scopo di evitare la formazione di vortici profondi e la creazione di un moto d'insieme del liquido che ostacolerebbe una condizione di perfetta miscelazione.

I recipienti agitati possono inoltre essere dotati di agitatori a flusso assiale o a flusso radiale. La miscela può infatti essere mossa dall'agitatore in direzione prevalentemente assiale, ovvero lungo l'asse di rotazione dell'albero, o in direzione prevalentemente radiale, ovvero in direzione perpendicolare all'asse di rotazione dell'albero. La direzione del flusso, assiale o radiale, dipende dalla geometria della girante impiegata.

Agli agitatori a flusso prevalentemente assiale appartengono le giranti a pale piatte inclinate, atte a massimizzare la portata movimentata e ad imprimere minimi gli sforzi di taglio.

Agli agitatori a flusso prevalentemente radiale appartengono le giranti Rushton, gli agitatori a barre e gli agitatori a disco, atti a massimizzare gli sforzi di taglio impressi dalla girante alla miscela, quindi la turbolenza locale, mentre la portata movimentata è minima.

Oltre alla geometria della girante, anche l'altezza della girante dal fondo del recipiente agitato influenza la tipologia di flusso. Ad esempio posizionando una girante Rushton molto vicino al fondo del serbatoio ci si riconduce al caso del flusso prevalentemente assiale.

Le giranti di tipo assiale sono preferite per le dispersioni solido-liquido e quando si desidera la massimizzazione del moto d'insieme. Le giranti di tipo radiale sono invece preferite quando è necessaria la rottura di un'interfaccia di fasi, ad esempio di liquidi immiscibili, ove sono necessarie forze di taglio elevate.

A seconda del tipo e dei volumi di acqua contaminata da idrocarburi da trattare, l’esperto del ramo è in grado di scegliere il tipo di recipiente agitato ed il mezzo di agitazione da utilizzare. Il processo dell’invenzione per il trattamento di acque contenenti idrocarburi viene di regola realizzato a temperatura ambiente, ma esso è comunque suscettibile di applicazione in un intervallo di temperature ambiente piuttosto ampio, sia in ambienti di clima temperato che in ambienti a clima caldo o freddo. Tale intervallo di temperatura può variare tra 5 e 40°C, preferibilmente tra 10 e 30°C.

Si è sorprendentemente trovato che l’utilizzo di grafite espansa secondo l’invenzione consente di ridurre significativamente il tempo di trattamento ed il raggiungimento di un adsorbimento di una quantità massima di idrocarburi in un tempo inferiore a 30 minuti, anche inferiore a 20 minuti ed anche inferiore a 10 minuti. Nella maggior parte dei casi il trattamento di miscelazione e contatto tra grafite espansa ed acqua contaminata può essere ancora più ridotto, ad esempio di circa 5 minuti. Questo risultato è confermato anche con utilizzo di un rapporto in peso grafite:idrocarburo uguale o inferiore a 1, cioè utilizzando una quantità di grafite inferiore alla quantità di idrocarburo presente nell’acqua.

Si è trovato che il processo secondo l’invenzione può essere utilizzato per trattare acque contaminate anche da quantità ridotte di idrocarburi, ad esempio contenenti meno di 0,5 g/l di idrocarburi, o anche meno di 0,3 g/l di idrocarburi, risultando parimenti efficace sia per la capacità di portare il contenuto residuo di idrocarburi ad un livello uguale o inferiore al limite di 5 mg/l previsto dalla normativa italiana per lo scarico in acque superficiali, sia per la breve durata della fase di miscelazione richiesta, che di regola non supera i 5 minuti.

Al termine della fase di agitazione la grafite espansa, che ha adsorbito gli idrocarburi presenti nell’acqua, si raccoglie sulla superficie dell’acqua e si separa completamente dall’acqua cosicché l’acqua è completamente chiarificata e limpida. E’ pertanto possibile separare la grafite dall’acqua con noti mezzi fisici quali la filtrazione o la centrifugazione o prelevando l’acqua chiarificata al di sotto dello strato di grafite/idrocarburo.

L’invenzione verrà ora descritta mediante alcune forme di realizzazione puramente esemplificative e con riferimento alle figure allegate, nelle quali:

- la Fig. 1 è un grafico in scala logaritmica che mostra l’andamento dell’adsorbimento di idrocarburo nel tempo nel trattamento di acqua contenente idrocarburi descritto nell’Esempio 1;

- la Fig. 1A è una fotografia che illustra la separazione tra grafite ed acqua nel trattamento descritto nell’Esempio 1;

- la Fig. 2 è un grafico in scala logaritmica che mostra l’andamento dell’adsorbimento di idrocarburo nel tempo nel trattamento di acqua contenente idrocarburi descritto nell’Esempio 2;

- la Fig. 3 è un grafico in scala logaritmica che mostra l’andamento dell’adsorbimento di idrocarburo nel tempo nel trattamento di acqua contenente idrocarburi descritto nell’Esempio 3;

- la Fig. 4 è un grafico in scala logaritmica che mostra l’andamento dell’adsorbimento di idrocarburo nel tempo nel trattamento di acqua contenente idrocarburi descritto nell’Esempio 4;

- la Fig. 5 è un grafico in scala logaritmica che mostra l’andamento dell’adsorbimento di idrocarburo nel tempo nel trattamento di acqua contenente idrocarburi descritto nell’Esempio 5;

- la Fig. 6 è un grafico in scala logaritmica che mostra l’andamento dell’adsorbimento di idrocarburo nel tempo nel trattamento di acqua contenente idrocarburi descritto nell’Esempio 6;

- la Fig. 7 è un grafico in scala logaritmica che mostra l’andamento dell’adsorbimento di idrocarburo nel tempo nel trattamento di acqua contenente idrocarburi descritto nell’Esempio 7;

- la Fig. 8 è un grafico in scala logaritmica che mostra l’andamento dell’adsorbimento di idrocarburo nel tempo nel trattamento di acqua contenente idrocarburi descritto nell’Esempio 8;

- la Fig. 9 è un grafico in scala logaritmica che mostra l’andamento dell’adsorbimento di idrocarburo nel tempo nel trattamento di acqua contenente idrocarburi descritto nell’Esempio 9;

- la Fig. 10 è un grafico in scala logaritmica che mostra l’andamento dell’adsorbimento di idrocarburo nel tempo nel trattamento di acqua contenente idrocarburi descritto nell’Esempio di confronto 10;

- la Fig. 10A è una fotografia che illustra l’assenza di separazione tra grafite ed acqua nel trattamento descritto nell’Esempio di confronto 10;

ESEMPIO 1

Trattamento di 100 ppm di gasolio con 100 mg/l di grafite espansa

Rapporto in peso grafite:idrocarburo 1:1

Preparazione del campione

1000 ml di acqua deionizzata vengono contaminati con 100 mg/l di gasolio da autotrazione (densità a 15°C 820-845 kg/m<3>; viscosità a 40°C 2-4,5 mm<2>/s) miscelando il prodotto oleoso all’interno di un contenitore di vetro da 2 litri, 13 cm di diametro, con agitatore magnetico (ancoretta in teflon lunghezza 3 cm diametro 7 mm) per 5 min a 1200 rpm.

Al campione acquoso così contaminato vengono aggiunti 100 mg di grafite espansa Grafysorber<®>(densità apparente = 3.1 g/l, SSA = 64 m<2>/g, rapporto C:O = 290 ). Il campione viene sottoposto a miscelazione con agitatore magnetico per 5 min a 1350 rpm. Terminata la miscelazione la grafite sulla quale è stato adsorbito il gasolio si è raccolta e posizionata completamente sulla superficie dell’acqua.

950 ml di acqua così trattata vengono quindi prelevati dal fondo del contenitore tramite siringa in vetro da 1 L e dosati all’interno di una bottiglia cilindrica da 1 Litro in vetro con tappo teflonato (diametro 9,5 cm). I restanti 50 ml vengono quindi filtrati per gravità con carta filtro extra-rapida pieghettata all’interno di un cilindro graduato in vetro che consente di definire esattamente quanta acqua rimane intrappolata nel materiale adsorbente (circa 2 ml). Analisi del campione: determinazione della concentrazione di inquinante (gasolio) residuo in acqua

Ai 1000 ml di acqua trattata vengono aggiunti 50 ml di solvente cicloesano (C100307 Sigma-Aldrich, Cyclohexane, Laboratory Reagent, ≥99.8%). La bottiglia viene agitata manualmente per 1 minuto con lo scopo di favorire l’estrazione del gasolio non adsorbito. Al campione vengono quindi aggiunti circa 100 ml di acqua deionizzata per riempire completamente la bottiglia. I 50 ml di solvente contenenti il gasolio estratto si vanno a disporre nel collo della bottiglia, a causa della minore densità del solvente rispetto all’acqua, formando un battente facilmente campionabile tramite pipetta in vetro. Si procede quindi con il campionamento di 30 ml di solvente il quale viene sottoposto ad analisi tramite lo strumento Eracheck (Eralytics: http://eralytics.com/instruments/eracheck-oil-in-water-testing/), secondo il metodo ASTM D7678 (Standard Test Method for Total Petroleum Hydrocarbons (TPH) in Water and Wastewater with Solvent Extraction using Mid-IR Laser Spectroscopy).

Questo metodo definisce la procedura per determinare gli idrocarburi petroliferi totali (TPH) in differenti campioni acquosi, estraibili con un idrocarburo alifatico ciclico (per esempio cicloesano), e misurabili mediante assorbimento IR nell’intervallo compreso tra i 1370 -1380 cm<-1>(7,25 -7,30 µm). A differenza dei metodi gravimetrici che richiedono l'evaporazione del solvente prima della pesata, nonché dei metodi IR senza solvente che richiedono essiccamento del materiale in fase solida prima della misurazione, il metodo impiegato per questa misura considera anche la frazione volatile di idrocarburo. Rispetto a metodi gascromatografici, il metodo impiegato per questa misura garantisce la determinazione completa degli idrocarburi petroliferi presenti nel campione perché vengono identificati anche gli idrocarburi che non rientrano nella finestra di eluizione. Il metodo permette di definire il parametro TPH in campioni acquosi per valori di contaminazione compresi tra 0,5 e 1000 mg/L.

La Fig.1 è un grafico in scala logaritmica che mostra l’andamento dell’adsorbimento e riporta il quantitativo di gasolio residuo dopo trattamento con 100 mg di Grafysorber<®>(concentrazione iniziale gasolio 100 mg/l = 100 ppm) in funzione del tempo di contatto. La retta indica il limite di idrocarburi totali per lo scarico in acque superficiali (5 mg/l) previsto dalla normativa italiana.

Il grafico mostra l’abbattimento dell’idrocarburo inquinante da 100 mg/l a 1 mg/l in 5 minuti. La Fig.1A è una fotografia che mostra la completa separazione tra grafite ed acqua al termine del trattamento. Questa completa separazione permette la rimozione della grafite mediante tecniche note quali filtrazione, centrifugazione e simili.

ESEMPIO 2

Trattamento di 100 ppm di gasolio con 25 mg/l di grafite espansa

Rapporto in peso grafite:idrocarburo 1:4

Si è operato come nell’Esempio 1 ma impiegando solo 25 mg di Grafysorber<®>(densità apparente = 3.1 g/L, SSA = 64 m<2>/g, rapporto C:O = 290 ).

Il grafico di Fig. 2 è analogo a quello di Fig. 1 e mostra che il quantitativo di gasolio residuo dopo trattamento è stato portato da una concentrazione iniziale di 100 mg/l ad una concentrazione di meno di 5 g/l in circa 5 minuti, pur essendosi usata una quantità di grafite di 1/4 rispetto alla quantità di gasolio.

ESEMPIO 3

Trattamento di 100 ppm di gasolio con 10 mg/l di grafite espansa

Rapporto in peso grafite:idrocarburo 1:10

Si è operato come nell’Esempio 1 ma impiegando solo 10 mg di Grafysorber<®>(densità apparente = 3.1 g/L, SSA = 64 m<2>/g, rapporto C:O = 290 ).

Il grafico di Fig. 3 è analogo a quello di Fig. 1 e mostra che il quantitativo di gasolio residuo dopo trattamento è stato portato da una concentrazione iniziale di 100 mg/l ad una concentrazione di circa 5 g/l in circa 5 minuti, pur essendosi usata una quantità di grafite di 1/10 rispetto alla quantità di gasolio.

ESEMPIO 4

Trattamento di 200 ppm di gasolio con 100 mg/l di grafite espansa

Rapporto in peso grafite:idrocarburo 1:2

Si è operato come nell’Esempio 1 ma trattando un’acqua contenente una concentrazione doppia di idrocarburo (200 ppm) ed impiegando solo 100 mg di Grafysorber<®>(densità apparente = 2.4 g/L, SSA = 75 m<2>/g, rapporto C:O = 245 ).

Il grafico di Fig. 4 è analogo a quello di Fig. 1 e mostra che il quantitativo di gasolio residuo dopo trattamento è stato portato da una concentrazione iniziale di 200 mg/l ad una concentrazione di 5 g/l in circa 5 minuti, pur essendosi usata una quantità di grafite di 1⁄2 rispetto alla quantità di gasolio.

ESEMPIO 5

Trattamento di 50 ppm di gasolio con 100 mg/l di grafite espansa

Rapporto in peso grafite:idrocarburo 2:1

Si è operato come nell’Esempio 1 ma trattando un’acqua contenente una concentrazione dimezzata di idrocarburo (50 ppm) ed impiegando un la stessa quantità (100 mg) di Grafysorber<®>(densità apparente = 2.4 g/L, SSA = 75 m<2>/g, rapporto C:O = 245 ).

Il grafico di Fig. 5 è analogo a quello di Fig. 1 e mostra che il quantitativo di gasolio residuo dopo trattamento è stato portato da una concentrazione iniziale di 50 mg/l ad una concentrazione di circa 1 g/l in circa 5 minuti.

ESEMPIO 6

Trattamento di 100 ppm di cherosene con 100 mg/l di grafite espansa

Rapporto in peso grafite:idrocarburo 1:1

Si è operato come nell’Esempio 1 ma impiegando 100 mg/l di cherosene (densità a 15°C 780-810 kg/m<3>; viscosità a 40°C 1-2,5 mm<2>/s) e 100 mg di Grafysorber<®>(densità apparente = 3.9 g/L, SSA = 62 m<2>/g, rapporto C:O = 310 ).

Il grafico di Fig. 6 è analogo a quello di Fig. 1 e mostra che il quantitativo di gasolio residuo dopo trattamento è stato portato da una concentrazione iniziale di 100 mg/l ad una concentrazione di meno di 5 g/l in circa 5 minuti.

ESEMPIO 7

Trattamento di 100 ppm di cherosene con 25 mg/l di grafite espansa

Rapporto in peso grafite:idrocarburo 1:4

Si è operato come nell’Esempio 6, impiegando 100 mg/l di cherosene (densità a 15°C 780-810 kg/m<3>; viscosità a 40°C 1-2,5 mm<2>/s) ma solo 25 mg di Grafysorber<®>(densità apparente = 3.9 g/L, SSA = 62 m<2>/g, rapporto C:O = 310 ).

Il grafico di Fig. 7 è analogo a quello di Fig. 6 e mostra che il quantitativo di cherosene residuo dopo trattamento è stato portato da una concentrazione iniziale di 100 mg/l ad una concentrazione di meno di 5 g/l in circa 5 minuti.

ESEMPIO 8

Trattamento di 100 ppm di cherosene con 10 mg/l di grafite espansa

Rapporto in peso grafite:idrocarburo 1:10

Si è operato come nell’Esempio 6, impiegando 100 mg/l di cherosene (densità a 15°C 780-810 kg/m<3>; viscosità a 40°C 1-2,5 mm<2>/s) ma solo 10 mg di Grafysorber<®>(densità apparente = 3.9 g/L, SSA = 62 m<2>/g, rapporto C:O = 310 ).

Il grafico di Fig. 8 è analogo a quello di Fig. 6 e mostra che il quantitativo di cherosene residuo dopo trattamento è stato portato da una concentrazione iniziale di 100 mg/l ad una concentrazione di 5 g/l in circa 5 minuti, e successiva riduzione a circa 1 g/l entro 20 minuti. ESEMPIO 9

Trattamento di 100 ppm di olio sintetico con 100 mg/l di grafite espansa

Rapporto in peso grafite:idrocarburo 1:1

Si è operato come nell’Esempio 1 ma trattando un’acqua contenente una concentrazione di 100 mg/l di olio sintetico Nytex 832 (densità a 15°C 925 kg/m<3>; viscosità a 40°C 226 mm<2>/s). ed impiegando la stessa quantità (100 mg) di Grafysorber<®>(densità apparente = 3.9 g/L, SSA = 62 m<2>/g, rapporto C:O = 310 ).

Il grafico di Fig. 9 è analogo a quello di Fig. 1 e mostra che il quantitativo di olio residuo dopo trattamento è stato portato da una concentrazione iniziale di 100 mg/l ad una concentrazione di circa 1 g/l in circa 5 minuti.

ESEMPIO 10 (di confronto)

Trattamento di 100 ppm di gasolio con 100 mg/l di grafite ossidata espansa

Rapporto in peso grafite:idrocarburo 1:1

Si è operato come nell’Esempio 1 ma impiegando la stessa quantità (100 mg) di una grafite ossidata espansa aventi le seguenti caratteristiche: densità apparente = 3.8 g/L, SSA = 400 m<2>/g, rapporto C:O = 20 ).

Il grafico di Fig. 10 è analogo a quello di Fig. 1 e mostra che il quantitativo di gasolio residuo dopo trattamento per 5 minuti è stato portato da una concentrazione iniziale di 100 mg/l ad una concentrazione di circa 30 g/l in circa 5 minuti. Continuando il trattamento fino a 20 minuti la concentrazione di gasolio non è scesa al di sotto di 10 g/l. Non è stato possibile ridurre la quantità di idrocarburi al di sotto del limite di 5 mg/l previsto dalla normativa italiana.

La Fig.10A è una fotografia che mostra l’assenza di separazione tra acqua e grafite espansa. Ciò ha reso difficile e complesso la separazione tra la fase solida e la fase liquida.

Gli esempi suddetto mostrano che un l’utilizzo di una grafite espansa non ossidata, ovvero con un rapporto C:O ≥ 100, è una caratteristica essenziale per il processo secondo l’invenzione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Processo per il trattamento di acque contenenti idrocarburi mediante grafite espansa, in cui detti idrocarburi sono presenti in quantità inferiore o uguale a 1 g/l, comprendente la miscelazione di detta grafite espansa con dette acque contenenti idrocarburi, mediante la quale detti idrocarburi sono adsorbiti da detta grafite, e la separazione di detta grafite contenente detti idrocarburi alla fine della miscelazione, caratterizzato dal fatto che: a) detta grafite espansa ha una densità apparente da 1 a 7 g/l, determinata con il metodo definito nella descrizione, un’area superficiale specifica da 50 a 100 m<2>/g, determinata con il metodo BET, ed un rapporto carbonio/ossigeno (C:O) ≥ 100, determinato con il metodo definito nella descrizione; b) detta grafite espansa è utilizzata in un rapporto in peso rispetto a detti idrocarburi da 5:1 a 1:20.
2. Processo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta miscelazione di detta grafite espansa con dette acque contenenti idrocarburi è realizzata con un mezzo di agitazione rotante ad una velocità superiore a 800 giri/min., preferibilmente superiore a 1000 giri/min.
3. Processo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta grafite espansa ha una densità apparente da 2 a 5 g/l, un’area superficiale specifica da 60 a 80 m<2>/g, ed un rapporto carbonio/ossigeno (C:O) ≥ 200;
4. Processo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta grafite espansa è utilizzata in un rapporto in peso rispetto a detti idrocarburi da 3:1 a 1:15.
5. Processo secondo una o più delle rivendicazioni 1-4, caratterizzato dal fatto che detta miscelazione viene realizzata per un tempo inferiore a 30 minuti, preferibilmente inferiore a 20 minuti, più preferibilmente inferiore a 10 minuti.
6. Processo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti idrocarburi sono presenti in quantità inferiore o uguale a 0,5 g/l.
7. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere condotto a temperatura ambiente.
8. Processo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette acque contengono una quantità di idrocarburi inferiore a 0,5 g/l.