RU2626207C1 - Composition for polymer sorbent and method for producing sorbent from composition - Google Patents

Composition for polymer sorbent and method for producing sorbent from composition Download PDF

Info

Publication number
RU2626207C1
RU2626207C1 RU2016120749A RU2016120749A RU2626207C1 RU 2626207 C1 RU2626207 C1 RU 2626207C1 RU 2016120749 A RU2016120749 A RU 2016120749A RU 2016120749 A RU2016120749 A RU 2016120749A RU 2626207 C1 RU2626207 C1 RU 2626207C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sorbent
composition
urea
polymer
resin
Prior art date
Application number
RU2016120749A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Максимович Мелкозеров
Original Assignee
Владимир Максимович Мелкозеров
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Максимович Мелкозеров, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" filed Critical Владимир Максимович Мелкозеров
Priority to RU2016120749A priority Critical patent/RU2626207C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2626207C1 publication Critical patent/RU2626207C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26Synthetic macromolecular compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3085Chemical treatments not covered by groups B01J20/3007 - B01J20/3078

Landscapes

  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: composition for polymer sorbent contains (wt %): urea-formaldehyde resin 25-30; emulsifying-stabilising additive 4-6; foaming agent 3-5; chloride sulfate sodium thiosulfate, which is a waste of the production of diaphene 10-13; dust of electrostatic precipitators of aluminium production 8-14; acid hardener 9-12; water - the rest.
EFFECT: invention allows to create a multifunctional composition and to produce a sorbent with improved physical-mechanical and operational properties.
5 cl,1 dwg, 4 tbl, 3 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к области высокомолекулярных соединений, в частности к многоцелевой полимерной композиции для получения полимерных сорбентов, в том числе комбинированных, в виде крошки, матов, бонн, биоконвейеров, мелиорантов-аэрантов, огне-термозащитных заградительно-экранирующих олигомеров-бумеров, используемых для локализации, ликвидации, сбора, очистки загрязненной среды (грунтов, воды, включая радиоактивную, оборотную и технологическую), реабилитации и санации нарушенных земель от нефти, нефтепродуктов, токсично-радиоактивных изотопов, ядовитых, агрессивных, кислотно-щелочных, аммиачных соединений, включая ЛВЖ, и растворенных ионов тяжелых металлов на аварийных объектах нефтетранспортных магистралей, нефтепромыслах, нефтебазах, нефтеперекачивающих и наливных станциях на химико-металлургических предприятиях, речных и морских терминалах, гидростанциях, автотранспортных и железнодорожных предприятиях, а также других промышленных объектах, где возможны аварийные хронические утечки нефтепродуктов и токсично-радиоактивных жидкостей при техногенных чрезвычайных ситуациях сопровождающихся пожарами на поверхности грунтов и гидросферы.The present invention relates to the field of macromolecular compounds, in particular to a multi-purpose polymer composition for producing polymer sorbents, including combined, in the form of crumbs, mats, bonn, bioconveyors, ameliorants-aerants, fire-protective shielding-boomer oligomers used for localization, liquidation, collection, purification of polluted environment (soil, water, including radioactive, circulating and technological), rehabilitation and rehabilitation of disturbed lands from oil, oil products, toxic of radioactive isotopes, poisonous, aggressive, acid-base, ammonia compounds, including flammable liquids, and dissolved heavy metal ions at emergency facilities of oil transportation pipelines, oil fields, oil depots, oil pumping and filling stations at chemical and metallurgical enterprises, river and sea terminals, hydrostations , motor transport and railway enterprises, as well as other industrial facilities where emergency chronic leaks of oil products and toxic radioactive liquids are possible during industrial fire emergency situations accompanied by fires on the surface of soils and the hydrosphere.

Известна полимерная композиция для получения сорбента [RU №2186075, C08L 61/24, B01J 20/26, C08K 13/02, опубл. 27.07.2002], включающая мочевиноформальдегидную смолу, солянокислый анилин, пластификатор - сульфированную нафталинформальдегидную смолу и графит.Known polymer composition for producing a sorbent [RU No. 2186075, C08L 61/24, B01J 20/26, C08K 13/02, publ. 07.27.2002], including urea-formaldehyde resin, aniline hydrochloride, plasticizer - sulfonated naphthalene formaldehyde resin and graphite.

Низкая нефтеемкость сорбента и высокое время затвердевания (образование полимера) 40-60 минут не позволяет использовать данный сорбент более эффективно, что существенно снижает диапазон функционально-технологических возможностей. По своим эксплуатационным характеристикам полученный сорбент имеет ряд существенных недостатков - требует обязательной утилизации, имеет низкую нефтеемкость и кратность получаемого сорбента, большое время отверждения и выделение формальдегида и т.д. Следовательно, по значимости критерия данного материала как сорбента с его нефтеемкостью, низкой скоростью сорбции и высокой эмиссии равновесной концентрацией формальдегида в воздухе и отсутствием биохимического окисления нефтепродуктов, характеризует его как малоэффективный сорбент.The low oil intensity of the sorbent and the high solidification time (polymer formation) of 40-60 minutes does not allow the use of this sorbent more efficiently, which significantly reduces the range of functional and technological capabilities. According to its operational characteristics, the resulting sorbent has a number of significant drawbacks - it requires mandatory disposal, has a low oil intensity and a multiplicity of the resulting sorbent, a long curing time and the release of formaldehyde, etc. Therefore, according to the significance of the criterion of this material as a sorbent with its oil capacity, low sorption rate and high emission, the equilibrium concentration of formaldehyde in air and the absence of biochemical oxidation of oil products, characterizes it as an ineffective sorbent.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату, принятой в качестве прототипа, является многоцелевая вспененная полимерная композиция для получения сорбента [RU №2186800, C08L 61/24, опубл. 10.08.2002], включающая карбамидоформальдегидную смолу, антипирен, инертный наполнитель, пенообразователь ПО-1, отвердитель - неорганическую кислоту и воду.The closest in technical essence and the achieved result, adopted as a prototype, is a multi-purpose foamed polymer composition to obtain a sorbent [RU No. 2186800, C08L 61/24, publ. 08/10/2002], including urea-formaldehyde resin, flame retardant, inert filler, foaming agent PO-1, hardener - inorganic acid and water.

Получаемый сорбент имеет определенные недостатки, такие как: высокое процентное содержание карбамидной смолы, выделение свободного формальдегида, превышающее ПДК, а также присутствие в композиции дорогостоящих исходных ингредиентов, что в значительной степени удорожает стоимость сорбента и тем самым сдерживает его широкое внедрение. Кроме того, требуется обязательная утилизация сорбента, так как он вносит вторичное загрязнение.The resulting sorbent has certain disadvantages, such as: a high percentage of urea resin, the release of free formaldehyde in excess of the MPC, as well as the presence in the composition of expensive starting ingredients, which greatly increases the cost of the sorbent and thereby inhibits its widespread adoption. In addition, the obligatory disposal of the sorbent is required, since it introduces secondary pollution.

Известен способ получения сорбента [RU №2197322, B01J 20/30, B01J 20/26, опубл. 27.01.2003], включающий приготовление двух рабочих растворов А и Б, с подогревом до 40-50°C, где растворы А эмульсии и Б агента вспенивания и отверждения требуют строгой последовательности подготовки.A known method of producing a sorbent [RU No. 2197322, B01J 20/30, B01J 20/26, publ. January 27, 2003], including the preparation of two working solutions A and B, heated to 40-50 ° C, where solutions A of the emulsion and B of the foaming and curing agent require a strict preparation sequence.

Основным недостатком получаемого по этому способу полимерного сорбента является то, что он адаптирован только на одну марку смолы КФМТ-15 и имеет ряд дорогостоящих компонентов, требует больших энергозатрат на подогрев компонентов и трудозатрат на технологию производства.The main disadvantage of the polymer sorbent obtained by this method is that it is adapted to only one brand of KFMT-15 resin and has a number of expensive components, requires large energy costs for heating the components, and labor costs for the production technology.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности, принятым за прототип, является способ получения полимерных сорбентов [RU №2184608, B01J 20/30, B01J 20/26, опубл. 10.07.2002] на основе карбамидных смол, включающий приготовление рабочих растворов компонентов с подогревом до 40-50°C и вспенивание их сжатым воздухом.Closest to the invention in technical essence, adopted as a prototype, is a method for producing polymer sorbents [RU No. 2184608, B01J 20/30, B01J 20/26, publ. 07/10/2002] based on urea resins, including the preparation of working solutions of components heated to 40-50 ° C and foaming them with compressed air.

Существенным недостатком данного способа являются высокие энерготрудозатраты на технологию производства. Кроме того, данный способ получения сорбентов возможно осуществлять при использовании свежей синтезированной смолы только одной марки КФМТ-15 (при условии гарантированного хранения 2 мес.). Также данный способ ограничивает степень и возможность использования других полимерных композиций для получения сорбентов. Использование дорогостоящих компонентов для получения сорбентов по данному способу определяет и его стоимость, следовательно, по критериям «цена - нефтеемкость, энерготрудозатраты» на изготовление 1 м3 сорбента и недостаточно высокие эксплуатационные его свойства, способ получения сорбента становится менее эффективным и конкурентным.A significant disadvantage of this method is the high energy costs of production technology. In addition, this method of producing sorbents can be carried out using freshly synthesized resin of only one brand KFMT-15 (under the condition of guaranteed storage for 2 months). Also, this method limits the degree and possibility of using other polymer compositions to obtain sorbents. The use of expensive components to obtain sorbents according to this method determines its cost, therefore, according to the criteria “price - oil intensity, energy and labor costs” for the manufacture of 1 m 3 sorbent and its insufficiently high operational properties, the method for producing the sorbent becomes less effective and competitive.

Задачей настоящего изобретения является разработка композиции и способа получения сорбента из композиции с улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами сорбента.The present invention is to develop a composition and method for producing a sorbent from a composition with improved physical, mechanical and operational properties of the sorbent.

Техническим результатом изобретения является расширение диапазона и спектра функционально-технологических возможностей сорбента на основе заявляемой композиции, возможность использования различных марок товарных марок карбамидных смол с использованием отходов производств, увеличение срока хранения композиции, а также улучшение физико-механических, сорбционных и эксплуатационных свойств сорбента.The technical result of the invention is to expand the range and range of functional and technological capabilities of the sorbent based on the claimed composition, the possibility of using various brands of urea resins using waste products, increasing the shelf life of the composition, as well as improving the physical, mechanical, sorption and operational properties of the sorbent.

Известно, что при применении полимерных сорбентов воздействие открытого огня горящей нефти и температуры приводит к большой потере объемной массы олигомера и, как следствие, к потере нефтеемкости, тлению, выделению дыма и т.д. Поэтому три основных фактора - малый срок хранения смолы как основного связующего компонента для получения сорбентов, узкий диапазон используемых в технологии различных марок карбамидных смол, экологическая и пожарная безопасность эксплуатации сорбентов и их стоимость предопределила задачу технического решения - разработать технологию получения сорбентов с решением существующих факторов и адаптацией в различных сферах применения с использованием отходов производств.It is known that when using polymer sorbents, the effect of open flame of burning oil and temperature leads to a large loss in the bulk density of the oligomer and, as a result, to a loss in oil consumption, decay, smoke, etc. Therefore, three main factors - the short shelf life of the resin as the main binder component for the production of sorbents, the narrow range of various brands of urea resins used in the technology, the environmental and fire safety of the operation of sorbents and their cost predetermined the technical solution task - to develop a technology for producing sorbents with the solution of existing factors adaptation in various applications using industrial waste.

Следует также отметить, что в предлагаемой композиции сорбента и способе ее получения, в виду технической и экономической целесообразности, предусматривается использовать широкую линейку различных марок карбамидных смол с любым содержанием свободного формальдегида. Например, у смолы КФМТ-15 выделение свободного формальдегида 0,15%, у смолы КФ-Ж - 10,82%, у смолы Крепитель М-1, М-2, М-3 более 2%, т.е. у промышленных партий выпускаемых марок карбамидных смол содержание свободного формальдегида колеблется от самого низкого 0,15% до самого высокого ≈14%. Следовательно, необходимо снизить экологическую нагрузку, т.е. эмиссию выделения формальдегида мг/м3 в рабочей зоне воздуха, до ПДК при использовании различных марок смол.It should also be noted that in the proposed sorbent composition and the method for its preparation, in view of the technical and economic feasibility, it is envisaged to use a wide range of different grades of urea resins with any content of free formaldehyde. For example, KFMT-15 resin has 0.15% free formaldehyde emission, 10.82% KF-Zh resin, M-1, M-2, M-3 resin more than 2%, i.e. in industrial batches of urea resin grades produced, the content of free formaldehyde ranges from the lowest 0.15% to the highest ≈14%. Therefore, it is necessary to reduce the environmental burden, i.e. emission of formaldehyde mg / m 3 in the air working zone, up to the maximum permissible concentration when using various grades of resins.

Поставленная задача для достижения технического результата решается тем, что состав композиции и способ получения сорбентов содержит:The problem is to achieve a technical result is solved by the fact that the composition and method of producing sorbents contains:

- карбамидную смолу любых товарных марок, например КФМТ-15, КФ-Ж, ВПС-Г, КФО, КФ-Б, КБ-С, Крепитель М-1, М-2, М-3 и т.д.,- urea resin of any trademarks, for example KFMT-15, KF-Zh, VPS-G, KFO, KF-B, KB-S, Fastener M-1, M-2, M-3, etc.,

- пенообразователь - сульфонол (алкилбензолсульфонат, смесь изомеров натриевых солей алкилбензолсульфокислот, с общей формулой R-C6H4NaO3S, где R радикал соответствующий общей формуле CпH2п+1 где п=14-18), или СОФЭКС-ПО-01А - смесь натриевых солей алкилбензолсульфокислот и алкилсульфонатов линейного строения природных полимеров,- the foaming agent is sulfonol (alkylbenzenesulfonate, a mixture of isomers of sodium salts of alkylbenzenesulfonic acids, with the general formula RC 6 H 4 NaO 3 S, where R is a radical corresponding to the general formula C p H 2p + 1 where n = 14-18), or SOFEX-PO-01A - a mixture of sodium salts of alkylbenzenesulfonic acids and alkylsulfonates of the linear structure of natural polymers,

- эмульгирующую-стабилизирующую водорастворимую добавку, позволяющую связать химически свободный формальдегид, содержащийся в исходной смоле, выбранную из группы мономеров или полимеров включающая, поливиниловый спирт молекулярной массой 5000-6500 с содержанием гидроксильных групп 35-40% по массе (согласно формулы [-СН2-СН(ОН)-]п, где п - степень полимеризации), полиакриламид, резорцин, акриламид, синтетический линейный полимер из латексной формы (бутилакрилатный каучук с акрилонитрилом, гексилакрилатный каучук, диэтилгексилакрилатный каучук), этиленпропиленовый каучук, карбоксиметилцеллюлозу, полиэтиленгликоль, перекись водорода, карбамид, смесь калиевых и натриевых солей гуминовых кислот, мелкодисперсный наполнитель - хлорид сульфат тиосульфат натрия, являющегося отходом получения диафена азотного производства и состоящего из натриевых солей: сульфат натрия (Na2SO4), хлористый натрий (NaCl), тиосульфат натрия (Na2S2O3⋅5H2O) и нитрозодифениламин, а в качестве химически-реакционного наполнителя УОС (углеродно-оксидное соединение) - тонкодисперсная пыль электрофильтров, отход алюминиевого производства, включающая ряд оксидов Al2O3, F2O3, SiO2 и т.д., сульфата натрия Na2O3, гидроалюмокарбоната натрия NaAlCO3(OH),- emulsifying-stabilizing water-soluble additive that allows you to bind the chemically free formaldehyde contained in the original resin, selected from the group of monomers or polymers, including polyvinyl alcohol with a molecular weight of 5000-6500 with a hydroxyl content of 35-40% by weight (according to the formula [-CH 2 -CH (OH) -] p , where p is the degree of polymerization), polyacrylamide, resorcinol, acrylamide, a synthetic linear polymer from the latex form (butyl acrylate rubber with acrylonitrile, hexyl acrylate rubber, diethyl hexyl acrylate rubber q), ethylene-propylene rubber, carboxymethylcellulose, polyethylene glycol, hydrogen peroxide, urea, a mixture of potassium and sodium salts of humic acids, particulate filler - Chloride Sulphate Sodium thiosulfate, which is a waste receiving diafen nitrogen production and consisting of the sodium salts of: sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), sodium chloride (NaCl), sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ⋅ 5H 2 O) and nitrosodiphenylamine, and fine chemical dust of electrostatic precipitators as a chemical-reactive filler (carbon-oxide compound), waste aluminum production, including a number of oxides Al 2 O 3 , F 2 O 3 , SiO 2 , etc., sodium sulfate Na 2 O 3 , hydroaluminocarbonate NaAlCO 3 (OH),

- а также кислотный отвердитель, в качестве которого используют водный раствор минеральной кислоты, выбранной из ряда: фосфорной, соляной, серной, муравьиной, щавелевой, трихлоруксусной, борной, органических калийных или натриевых солей или их двойных или тройных смесей, гидроксида аммония или его солей.- as well as an acid hardener, which is used as an aqueous solution of a mineral acid selected from the series: phosphoric, hydrochloric, sulfuric, formic, oxalic, trichloroacetic, boric, organic potassium or sodium salts or their double or triple mixtures, ammonium hydroxide or its salts .

Введенные в состав композиции указанные ингредиенты позволяют получить эффективный по своим эксплуатационным характеристикам многофункциональный полимерный сорбент, обладающий сорбционными, термоогнезащитными, экранирующими свойствами с пониженным индексом эмиссии формальдегида, независимо от марок используемых карбамидных смол в составе композиции, и при необходимости получать сорбенты из карбамидной смолы путем ее синтеза непосредственно на производственном участке. А также в процессе технологического производства сорбента позволяет повысить не только растворимость и реакционную способность смолы, а самое главное увеличить срок ее хранения до 14 месяцев, при условии отсутствия воздействия солнечной радиации на композицию. Это дает возможность использовать данную композицию в суровых климатических условиях Сибири и крайнего Севера в любой период года. Особенно это актуально в зимний период, при эксплуатации магистрально-промысловых нефтепроводов и перекачивающих станций, что сопряжено с большими трудностями и экономическими затратами на транспортировку, где особенно востребована данная продукция с учетом экологической безопасности.These ingredients introduced into the composition of the composition make it possible to obtain a multifunctional polymer sorbent effective in terms of performance, having sorption, heat-resistant, and shielding properties with a reduced formaldehyde emission index, regardless of the brands of urea resins used in the composition, and, if necessary, to obtain sorbents from urea resin by synthesis directly at the production site. And also in the process of technological production of the sorbent, it can increase not only the solubility and reactivity of the resin, and most importantly increase its shelf life up to 14 months, provided that there is no exposure to solar radiation on the composition. This makes it possible to use this composition in the harsh climatic conditions of Siberia and the Far North at any time of the year. This is especially true in the winter, during the operation of oil trunk pipelines and pumping stations, which is associated with great difficulties and economic costs for transportation, where this product is especially in demand taking into account environmental safety.

Технический результат достигается тем, что композиция для полимерного сорбента, содержащая карбамидоформальдегидную смолу, пенообразователь, отвердитель и воду, дополнительно содержит эмульгирующую-стабилизирующую добавку, хлорид сульфат тиосульфат натрия, являющийся отходом производства диафена, пыль электрофильтров алюминиевого производства при следующем соотношении компонентов, вес.%:The technical result is achieved in that the composition for a polymeric sorbent containing urea-formaldehyde resin, a foaming agent, hardener and water additionally contains an emulsifying-stabilizing additive, sodium thiosulfate chloride, which is a waste product of diaphene, dust from aluminum electrostatic precipitators in the following ratio of components, wt.% Wt. :

карбамидоформальдегидная смолаurea-formaldehyde resin 25-3025-30 эмульгирующая-стабилизирующая добавкаemulsifying stabilizing additive 4-64-6 пенообразовательfoaming agent 3-53-5 хлорид сульфат тиосульфат натрия,sodium sulfate thiosulfate chloride, являющийся отходом производства диафенаdiaphene waste 10-1310-13 пыль электрофильтров алюминиевого производстваdust aluminum electrostatic precipitators 8-148-14 кислотный отвердительacid hardener 9-129-12 водаwater остальноеrest

В качестве эмульгирующей-стабилизирующей добавки используют вещество, выбранное из группы: поливиниловый спирт, полиакриламид, акриламид, резорцин, синтетический латекс, карбоксиметилцеллюлоза, полиэтиленгликоль, перекись водорода, карбамид, смесь калиевых и натриевых солей гуминовых кислот.As an emulsifying-stabilizing additive, a substance selected from the group is used: polyvinyl alcohol, polyacrylamide, acrylamide, resorcinol, synthetic latex, carboxymethyl cellulose, polyethylene glycol, hydrogen peroxide, urea, a mixture of potassium and sodium salts of humic acids.

В качестве пенообразователя используют сульфонол - смесь, содержащую натриевые соли алкилбензолсульфокислот и несульфированных углеводородов с существующими изомерами додецилбензолсульфоната натрия или СОФЭКС-ПО-01А - смесь натриевых солей алкилбензолсульфокислот и алкилсульфонатов линейного строения природных полимеров.Sulfonol is used as a foaming agent - a mixture containing sodium salts of alkylbenzenesulfonic acids and non-sulfonated hydrocarbons with existing isomers of sodium dodecylbenzenesulfonate or SOFEX-PO-01A - a mixture of sodium salts of alkylbenzenesulfonic acids and linear alkyl sulfonates of natural polymers.

В качестве кислотного отвердителя используют водный раствор минеральной кислоты, выбранной из ряда: фосфорной, соляной, серной, муравьиной, щавелевой, трихлоруксусной, борной, органических калийных или натриевых солей или их двойных или тройных смесей, гидроксида аммония или его солей.An acidic hardener is an aqueous solution of a mineral acid selected from the series: phosphoric, hydrochloric, sulfuric, formic, oxalic, trichloroacetic, boric, organic potassium or sodium salts or their double or triple mixtures, ammonium hydroxide or its salts.

Способ получения полимерного сорбента из композиции на основе карбамидоформальдегидной смолы, включающий приготовление эмульсии, вспенивание ее сжатым воздухом и последующее отверждение, на первой стадии смешивают в вес. %: карбамидоформальдегидную смолу 25-30 эмульгирующую-стабилизирующую добавку 4-6, хлорид сульфат тиосульфат натрия, являющийся отходом производства диафена 10-13, пыль электрофильтров алюминиевого производства 8-14, пенообразователь 3-5, в течение 15-20 минут до однородной массы, обрабатывают в ультразвуковом поле с частотой 1,5⋅105-107 герц в режиме кавитации в присутствии сжатого воздуха при избыточном давлении 0,25÷0,3 МПа и рабочем расходе воздуха 0,7÷5 м3/мин, на второй стадии полимерную массу подвергают отверждению с добавлением кислотного отвердителя в количестве 9-12 вес. % до получения сорбента, затем осуществляют выдержку в течение 0,7-1,6 часа при температуре 15-30°C.A method of producing a polymer sorbent from a composition based on a urea-formaldehyde resin, comprising preparing an emulsion, foaming it with compressed air and subsequent curing, is mixed in the first stage by weight. %: urea-formaldehyde resin 25-30 emulsifying-stabilizing additive 4-6, sodium thiosulfate chloride, which is a waste product of diaphene 10-13, dust from aluminum electrostatic precipitators 8-14, foaming agent 3-5, for 15-20 minutes to a homogeneous mass , processed in an ultrasonic field with a frequency of 1.5⋅10 5 -10 7 hertz in the cavitation mode in the presence of compressed air at an excess pressure of 0.25 ÷ 0.3 MPa and a working air flow rate of 0.7 ÷ 5 m 3 / min, the second stage, the polymer mass is subjected to curing with the addition of acid hardening Itel in the amount of 9-12 weight. % to obtain the sorbent, then carry out exposure for 0.7-1.6 hours at a temperature of 15-30 ° C.

Сущность изобретения заключается в том, что в составе композиции и способе получения сорбента используется полная химико-технологическая совместимость ингредиентов с карбамидной смолой, независимо от ее марки, следовательно, используя пенообразователь - сульфонол или СОФЭКС-ПО-01А, и - хлорид сульфат тиосульфат натрия, являющегося отходом получения диафена азотного производства, которые в сочетании с пенообразователем, в результате химической реакции, дополнительно функционально инициируют и повышают активность и растворимость смолы (при этом ее растворимость практически неограниченна), увеличивается ее активность, реакционная способность, и образовавшаяся из нее пена имеет высокую кратность вспенивания, агрегативную устойчивость к разрушению, стойкость по времени и стабильность пены.The essence of the invention lies in the fact that the composition and the method for producing the sorbent use the full chemical and technological compatibility of the ingredients with the urea resin, regardless of its brand, therefore, using a foaming agent - sulfonol or SOFEX-PO-01A, and - sodium sulfate thiosulfate, which is a waste product of the production of diaphen of nitrogen production, which, in combination with a foaming agent, as a result of a chemical reaction, additionally functionally initiate and increase the activity and solubility of the resin (at the same time, its solubility is almost unlimited), its activity, reactivity increases, and the foam formed from it has a high foaming ratio, aggregate resistance to destruction, time resistance and foam stability.

Установлено, что в технологическом процессе производства сорбентов независимо от состава композиции в стадии отверждения происходит выделение формальдегида. Поэтому в предлагаемом изобретении предлагается устранить указанный недостаток с помощью введения в состав композиции, например, поливинилового спирта, который позволяет связать химически свободный формальдегид, содержащийся в исходной карбамидной смоле, и формальдегид, выделяющийся при отверждении композиции, и одновременно повысить физико-механические и эксплуатационные характеристики (прочность на разрыв, гибкость, эластичность), уменьшить пыление и трещинообразование, за счет оптимальной сшивки, сохранив открыто-ячеистую мезопористую структуру сорбента, обуславливающую сорбционные, и защитные свойства. При этом удается уменьшить индекс токсичности в пределах ПДК, не превышающих гигиенических требований безопасности вещества и его биоразлагаемость.It was found that in the technological process for the production of sorbents, regardless of the composition in the curing stage, formaldehyde is released. Therefore, the present invention proposes to eliminate this drawback by introducing into the composition, for example, polyvinyl alcohol, which allows you to bind the chemically free formaldehyde contained in the original urea resin and formaldehyde released during the curing of the composition, and at the same time increase the physicomechanical and operational characteristics (tensile strength, flexibility, elasticity), reduce dusting and cracking, due to optimal crosslinking, while preserving the open-mesh mesop the porous structure of the sorbent, which determines sorption, and protective properties. At the same time, it is possible to reduce the toxicity index within the MPC, not exceeding the hygienic requirements for the safety of the substance and its biodegradability.

Основное требование к выбору эмульгирующе-стабилизирующей добавки является не только ее высокая реакционная способность по отношению к формальдегиду в условиях получения сорбента (без дополнительных технологических операций, чтобы не усложнять процесс производства), но и быстрая и хорошая растворимость вещества в реакционной водной среде, что существенно повышает эффективность взаимодействия ее с формальдегидом по всему объему реакционной массы. При этом реакционная способность поливинилового спирта вступает во взаимодействие с формальдегидом, образуя метилольные производные, где спирт связывает формальдегид, образуя при этом поливинилацетальные фрагменты в цепи полимера по оптимальной схеме, соответствующей:The main requirement for the choice of an emulsifying-stabilizing additive is not only its high reactivity with respect to formaldehyde under the conditions of sorbent production (without additional technological operations, so as not to complicate the production process), but also the fast and good solubility of the substance in the reaction aqueous medium, which is essential increases the efficiency of its interaction with formaldehyde over the entire volume of the reaction mass. In this case, the reactivity of polyvinyl alcohol interacts with formaldehyde, forming methylol derivatives, where the alcohol binds formaldehyde, forming polyvinyl acetal fragments in the polymer chain according to the optimal scheme corresponding to:

Figure 00000001
Figure 00000001

Кроме того, поливиниловый спирт дополнительно принимает участие в образовании поперечных сшиваемых мостов при сшивке карбамидной смолы, что приводит к существенному повышению прочности и эластичности сорбентов.In addition, polyvinyl alcohol is additionally involved in the formation of transverse stitched bridges when stitching a urea resin, which leads to a significant increase in the strength and elasticity of sorbents.

В процессе технологической стадии изготовления полимерного сорбента дополнительно вводится в состав композиции в эмульсионный раствор химически-реакционный наполнитель - в виде тонкодисперсной пыли электрофильтров, отхода алюминиевого производства, обладающая высокой температуро-огнестойкостью, малой плотностью и т.д. Следует особо отметить, что используемая в составе смоляной эмульсии тонкодисперсная пыль электрофильтров в качестве химически-реакционного наполнителя представляет собой отход алюминиевого производства завода «КрАЗ», где фазовый состав пыли электрофильтров состоит из ряда оксидов, при этом пыль электрофильтров представляет собой сложные углеродовторсодержащие натрийоксидные соединения комплексонатного характера. Данные приведены в таблице 1.During the technological stage of manufacturing a polymer sorbent, a chemical reaction filler is additionally introduced into the composition of the emulsion solution in the form of finely dispersed dust of electrostatic precipitators, waste aluminum production, which has high temperature and fire resistance, low density, etc. It should be specially noted that the fine dust of electrostatic precipitators used in the resin emulsion as a chemical-reaction filler is a waste from the KrAZ plant aluminum production, where the phase composition of electrostatic dust consists of a number of oxides, while electrostatic dust is a complex carbon-containing sodium oxide complexonate compound character. The data are shown in table 1.

Figure 00000002
Figure 00000002

При этом средний размер частиц пыли электрофильтров равен 22,9 мкм, где гранулометрический состав пыли по классу крупности мкм с содержанием класса, % вес. представлен в таблице 2.In this case, the average particle size of the dust of electrostatic precipitators is 22.9 μm, where the particle size distribution of dust is in the micron fineness class with the grade content,% weight. presented in table 2.

Figure 00000003
Figure 00000003

Размер частиц пыли электрофильтров по агрегатному состоянию близок к наночастицам (удельная поверхность ≈ равна 110.000-135.000 см2/г), что позволяет эффективно вводить химически-реакционный тонкодисперсный наполнитель, включающий ряд оксидов в состав эмульсии, состоящей из водного раствора карбамидной смолы и пенообразователя. При этом, как показали исследования, возможность введения различных наполнителей в состав композиции, в том числе и инертных, без существенного снижения кратности вспенивания и стабильности пены должно составлять не более 20 мас.ч. Принцип получения полимерных сорбентов основан на том, что первоначально образованную полиэдрическую пену, содержащую пенообразователь, смолу, эмульгирующую-стабилизирующую добавку, химически-реакционный наполнитель и т.д., отверждают путем быстрого введения в пену водного раствора отвердителя.The particle size of the dust of electrostatic precipitators is close to nanoparticles in the state of aggregation (specific surface ≈ 110.000-135.000 cm 2 / g), which makes it possible to efficiently introduce a chemically reactive finely divided filler, which includes a number of oxides in the emulsion, consisting of an aqueous solution of urea resin and a foaming agent. Moreover, studies have shown that the possibility of introducing various fillers into the composition, including inert ones, without significantly reducing the expansion rate and foam stability should be no more than 20 parts by weight. The principle of producing polymer sorbents is based on the fact that the initially formed polyhedral foam containing a foaming agent, a resin, an emulsifying-stabilizing additive, a chemical-reactive filler, etc., is cured by quickly introducing an aqueous hardener solution into the foam.

Особенности механизма карбамидоформальдегидной поликонденсации и пространственной структуры отвержденной смолы обусловливают некоторые свойства полимерного связующего на основе карбамидоформальдегидных смол. С увеличением в исходной смоле содержания метилольных и эфирных групп увеличивается выделение формальдегида и воды в процессе отверждения полимерных связующих. Если в отвержденной смоле сохраняются в значительном количестве свободные метальные группы, то снижается прочность и водостойкость полимера. Эти и другие особенности необходимо учитывать в процессе применения связующих карбамидоформальдегидных смол различного назначения, например: вспененные карбамидоформальдегидные удобрения, поропласты, полимерные сорбенты и т.д.The features of the urea-formaldehyde polycondensation mechanism and the spatial structure of the cured resin determine some properties of the urea-formaldehyde resin-based polymer binder. With an increase in the content of methylol and ether groups in the initial resin, the release of formaldehyde and water during the curing of polymer binders increases. If a significant amount of free methyl groups is retained in the cured resin, the strength and water resistance of the polymer are reduced. These and other features must be taken into account in the process of applying urea-formaldehyde binders for various purposes, for example: foamed urea-formaldehyde fertilizers, poroplasts, polymer sorbents, etc.

H2N-CO-NH2+CH2O↔H2N-CO-NHCH2OHH 2 N-CO-NH 2 + CH 2 O↔H 2 N-CO-NHCH 2 OH

Установлено, что оптимальное отверждение мочевино-формальдегидных смол происходит при нагревании или комнатной температуре в присутствии соединений преимущественно кислотного характера, например: соляной, фосфорной, щавелевой, фталевой кислот, их солей (AlCl3, ZnCl2). Получаемые в результате отверждения сетчатые полимеры бесцветны, светостойки, устойчивы в органических растворителях и маслах, легко окрашиваются, однако имеют ряд недостатков - пониженную водостойкость, хрупкость, низкую устойчивость к деструктивным воздействиям, выделение свободного формальдегида и др.It was found that the optimal cure of urea-formaldehyde resins occurs upon heating or at room temperature in the presence of compounds of predominantly acidic nature, for example: hydrochloric, phosphoric, oxalic, phthalic acids, their salts (AlCl 3 , ZnCl 2 ). The net polymers obtained as a result of curing are colorless, lightfast, stable in organic solvents and oils, are easily painted, however, they have a number of drawbacks - reduced water resistance, brittleness, low resistance to destructive effects, emission of free formaldehyde, etc.

Следовательно, при изготовлении сорбента технология введения и количество наполнителей и других добавок в композиции определяется в ходе реакции взаимодействия реакционноспособных компонентов, выбранным катализатором отверждения - карбамидоформальдегидной смолы, в частности с соляной кислотой, в зависимости от вида наполнителей, так как в составе композиции в качестве химически-реакционного наполнителя выбрана тонкодисперсная пыль электрофильтров, состоящая из различных химических элементов, то в результате химических реакций взаимодействия наполнителя с катализатором отверждения - соляной кислотой и карбамидной смолой в процессе изготовления сорбента происходят следующие химические реакции взаимодействия:Therefore, in the manufacture of the sorbent, the introduction technology and the amount of fillers and other additives in the composition are determined during the reaction of the interaction of reactive components, the chosen curing catalyst - urea-formaldehyde resin, in particular with hydrochloric acid, depending on the type of fillers, since the composition of the composition is chemically fine-dispersed dust of electrostatic precipitators consisting of various chemical elements, then as a result of chemical reactions from interaction of the filler with the curing catalyst - hydrochloric acid and urea resin during the manufacture of the sorbent occurs following chemical reaction between:

Al2O3+6HCl→2AlCl3+2H2ONaF+HCl→NaCl+HF↑Al 2 O 3 + 6HCl → 2AlCl 3 + 2H 2 ONaF + HCl → NaCl + HF ↑

AlF3+3HCl→AlCl3+3HF↑ CaF2+2HCl→CaCl2+2HF↑AlF 3 + 3HCl → AlCl 3 + 3HF ↑ CaF 2 + 2HCl → CaCl 2 + 2HF ↑

Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2OFeO+2HCl→FeCl2+H2O и т.д.Fe 2 O 3 + 6HCl → 2FeCl 3 + 3H 2 OFeO + 2HCl → FeCl 2 + H 2 O, etc.

Как видно из протекания химических реакций - происходит выделение разнообразных газов, которые в сочетании принудительного воздушно-механического вспенивания с одновременным газообразованием выделяющегося в результате реакций взаимодействия с соляной кислотой в процессе интенсивной реакции поликонденсации, т.е. отверждения, ведет к снижению процесса седиментации, т.е. оседания и остаточного усадочного напряжения на границе раздела фаз полимерного олигомера, снижая при этом линейную усадку, а выпадающие в осадок соли, включая и фторсоли NaF, AlF3, CaF2 при вспенивании, т.е. соприкосновении частиц солей, воды и смолы на контактной поверхности, повышают коэффициент насыщения, вследствие чего сразу же начинают идти реакции растворения кристаллов солей, включая и безводных минералов и результатом их протекания является насыщение воды ионами Ca+ и Na+и др. Вспененная композиция после заливки ее в форму или опалубку при высокой скорости отверждения обладает высокой агрегативной устойчивостью и элементы коалесцирования, т.е. осаждения не наблюдаются.As can be seen from the course of chemical reactions, a variety of gases are released, which are combined with forced air-mechanical foaming with simultaneous gas formation resulting from the interaction with hydrochloric acid in the course of an intense polycondensation reaction, i.e. curing leads to a decrease in the process of sedimentation, i.e. sedimentation and residual shrink stress at the phase boundary of the polymer oligomer, while reducing linear shrinkage, and precipitated salts, including fluorine salts of NaF, AlF 3 , CaF 2 during foaming, i.e. the contact of particles of salts, water and resin on the contact surface increases the saturation coefficient, as a result of which reactions of dissolution of salt crystals, including anhydrous minerals, immediately begin to occur and the result of their flow is the saturation of water with Ca + and Na + ions and others. Foamed composition after pouring it in the form or formwork at a high curing rate has a high aggregate stability and coalescing elements, i.e. no precipitation is observed.

Ионы Ca+ и Na+ являются инициаторами процесса конденсации, интенсифицируют и способствуют быстрому протеканию основных технологических показателей, кратность вспенивания пеномассы, время желеобразования, оптимизируя при этом межструктурный полимеро-кристаллический каркас твердеющей вспененной высокократной массы олигомера и, как бы, в целом армируют структуру сорбента, придавая ему при полном отверждении и высыхании повышенную плотность, закономерно механическую прочность, термоогнестойкость и, как следствие, низкое значение усадочной деформации и сорбционного увлажнения.The ions Ca + and Na + are the initiators of the condensation process, intensify and facilitate the rapid flow of the main technological indicators, the rate of foaming of the foam mass, the gelation time, while optimizing the interstructural polymer-crystalline framework of the hardening foamed high-mass oligomer and, as a whole, reinforcing the structure of the sorbent, giving when fully cured and dried, increased density, naturally mechanical strength, heat resistance and, as a result, low shrinkage value Oh deformation and sorption moisture.

При прохождении химических реакций, дополнительно происходит вспенивании выделившихся газов, при этом ячейки пены разрастаются и соприкасаются, в результате чего происходит их взаимное сжатие и деформация поверхности, где находящиеся в местах соприкосновения ячеек выделенные газы образуют так называемые треугольники и капилляры Гиббса. Эти капилляры имеют размер менее 0,035 мкм и занимают до 3÷5% объема. Их наличие предопределяет высокую удельную поверхность 5000 см2/см3 с пикнометрической плотностью в пределах от 0,6 см3, при этом пористая структура обуславливается перфорированностью так называемых стержневых и пленочных образований при отверждении. Количество открытых пор в олигомере - сорбенте колеблется в пределах 85,8-91,4%, в то же время количество тупиковых не впитывающих закрытых пор не превышает 7,2-11,8%.During chemical reactions, foaming of the evolved gases additionally occurs, while the foam cells grow and come into contact, resulting in their mutual compression and deformation of the surface, where the evolved gases located at the points of contact of the cells form the so-called triangles and Gibbs capillaries. These capillaries have a size less than 0.035 microns and occupy up to 3 ÷ 5% of the volume. Their presence determines a high specific surface area of 5000 cm 2 / cm 3 with a pycnometric density ranging from 0.6 cm 3 , while the porous structure is caused by the perforation of the so-called core and film formations during curing. The number of open pores in the oligomer-sorbent ranges from 85.8-91.4%, while the number of dead-end non-absorbing closed pores does not exceed 7.2-11.8%.

Кроме того, суммарная пористость (VΣ) и предельный сорбционный объем (Ws) с применением органомодификатора в зависимости по разнице VΣ см3/г и Ws см3/г позволяет определять и суммарный объем макропор Vma (см3/г), которые варьируются в интервалах 0,33-0,76 см3/г для VΣ и 0,02-0,05 см3/г для Ws, что позволяет получать сорбент, независимо от порядка внесения компонентов, с более развитой поверхностной структурой и малой объемной массой от 6 до 35 кг/м3 и высокой пористостью (П%) в пределах от 85,8 до 91,4% при низком коэффициенте седиментации.In addition, the total porosity (V Σ ) and the limiting sorption volume (W s ) with the use of an organo modifier, depending on the difference between V Σ cm 3 / g and W s cm 3 / g, allows to determine the total volume of macropores V ma (cm 3 / g ), which vary in the ranges of 0.33-0.76 cm 3 / g for V Σ and 0.02-0.05 cm 3 / g for W s , which allows one to obtain a sorbent, regardless of the order of application of the components, with a more developed surface structure and low bulk density from 6 to 35 kg / m 3 and high porosity (P%) in the range from 85.8 to 91.4% with a low sedimentation coefficient.

Вовлечение в состав композиции для получения полимерных сорбентов поливинилового спирта, отходов получения диафена азотного производства и тонкодисперсной пыли электрофильтров позволяет за счет использования этих ингредиентов увеличить срок хранения композиций, повысить стабильность и активность химического процесса поликонденсации при использовании различных марок карбамидных смол, растворимость смолы, ее реакционную способность, прочность, эластичность, термостойкость полимерных сорбентов и, при этом, значительно снизить усадку, хрупкость, влаго-паропроницаемость и эмиссию выделения формальдегида в окружающую среду в процессе производства и эксплуатации, а также увеличить активность реакции отверждения вспененной полимерной массы с учетом агрегативной устойчивости.The involvement in the composition for the production of polymeric vinyl alcohol sorbents, nitrogen production diaphene wastes and fine dust of electrostatic precipitators allows using these ingredients to increase the shelf life of the compositions, increase the stability and activity of the polycondensation chemical process using various grades of urea resins, the solubility of the resin, its reaction ability, strength, elasticity, heat resistance of polymer sorbents and, at the same time, significantly reduce shrinkage ku, brittleness, moisture and vapor permeability and emission of formaldehyde emissions into the environment during production and operation, as well as increase the activity of the curing of the foamed polymer mass, taking into account aggregative stability.

В результате этого достигается снижение себестоимости сорбента с повышением его конкурентоспособности на рынке полимерных материалов и изделий, так как расширяются функциональные возможности и появляется возможность получать сорбенты различных марок, модификаций и конструктивных изделий (маты, боны и т.д.).As a result of this, a reduction in the cost of the sorbent is achieved with an increase in its competitiveness in the market of polymer materials and products, as the functionality is expanded and it becomes possible to obtain sorbents of various grades, modifications and structural products (mats, booms, etc.).

Методом регрессионного анализа получено уравнение зависимости нефтеемкости (НЕ, г/г), маслоемкости (ME, г/г) и водопоглощение (ВП, г/г) поропласта (например сорбента), полученного из реакционно-способного органомодификатора, хлорид сульфат тиосульфат натрия, пенообразователя, поливинилового спирта и смолы зависит прежде всего от объема макропор (Vмa) и других значимых факторов, при этом:By the method of regression analysis, the equation of dependence of oil intensity (HE, g / g), oil intensity (ME, g / g) and water absorption (VP, g / g) of a poroplast (for example, a sorbent) obtained from a reactive organo modifier, sodium sulfate thiosulfate chloride, foaming agent, polyvinyl alcohol and resin depends primarily on the volume of macropores (Vma) and other significant factors, while:

НЕ=3,415⋅Vмa-0,405, где R2 - достоверность аппроксимации R2=0,97.NOT = 3.415⋅Vma-0.405, where R 2 is the reliability of the approximation R 2 = 0.97.

Дополнительно методом математического анализа были получены и уравнения описывающие зависимость (НЕ, г/г) и прочности при сжатии (σпрМпа) от количества наполнителя (С):Additionally, equations describing the dependence (NOT, g / g) and compressive strength (σ pr M pa ) on the amount of filler (C) were obtained by the method of mathematical analysis:

НЕ=59,337-0,614⋅С при R2=0,996-(1)NOT = 59.337-0.614 ° C at R 2 = 0.996- (1)

σпр=0,1991-0,0123⋅С+0,0005⋅С2 при R2=0,937-(2)= σ pr 0,1991-0,0123⋅S 0,0005⋅S + 2, with R 2 = 0,937- (2)

Оценка значимости коэффициента уровней регрессии (1) и (2) при уровне значимости g=0,05 показала, что все коэффициенты значимы. Результат математической обработки показал, что уравнения регрессии адекватно отражают процесс синтеза получения полимерных материалов по данному составу композиции.Assessment of the significance of the coefficient of the regression levels (1) and (2) at a significance level of g = 0.05 showed that all the coefficients are significant. The result of mathematical processing showed that the regression equations adequately reflect the synthesis process of obtaining polymer materials for a given composition composition.

Следовательно, введенный в состав смоляной эмульсии в заданном соотношении поливиниловый спирт, отходы получения диафена азотного производства, тонкодисперсная пыль электрофильтров, позволяет одновременно улучшить как физико-механические, так и эксплуатационные свойства получаемого полимерного сорбента с широкими функциональными возможностями.Consequently, polyvinyl alcohol introduced into the composition of the resin emulsion in a predetermined ratio, nitrogen production diaphene wastes, fine dust of electrostatic precipitators can simultaneously improve both the physical, mechanical and operational properties of the resulting polymer sorbent with wide functional capabilities.

Технология получения полимерных сорбентов на основе предлагаемого состава композиции и способа получения сорбента позволяет по безотходной технологии двухкомпонентной схемы в соответствии с технологическим регламентом производства, ТУ 2254-001-02067879-2009 и методических указаний с помощью пеногенерирующей установки ПГУМ или газожидкостной мобильной установки ГЖУ-М модульного типа. Оборудование для производства сорбентов ПГУМ включает в себя: бак для эмульсии и бак для отвердителя, емкости для модификаторов и наполнителей, реактор первой ступени для воздушно-механического вспенивания эмульсии, реактор второй ступени с двухконтурным вспениванием пеновоздушной массы и ее стабилизации, насос с электродвигателем, пульт управления агрегатов оптимизации и термостатирования компонентов с контрольно-измерительными приборами с запорно-регулирующей аппаратурой, смеситель для подачи водного раствора соляной кислоты во вспенивающую массу, пенопровод для формирования частично отвержденной полимерной массы и заливки ее в кассеты, где конструктивные исполнения формовочных кассет могут быть различны в виде листов, ковриков, бонн и других изделий по ТУ 20.60.21-001-90375318-2017. При необходимости получения полимерного сорбента в виде крошки сорбент дробят, модифицируют с дополнительной иммобилизацией ассоциированных биокультур и нефтеокисляющих штаммов и расфасовывают в полиэтиленовую тару (мешки), с последующим вакуумированием. Реактор вспенивания первой ступени с массообменным турбулизирующим устройством, реактор дополнительного вспенивания, стабилизации и созревания пены второй ступени, со встроенным ультразвуковым диспергатором УЗД. Процесс регулирования технологических параметров при получении полимерного материала осуществляют по контрольно-измерительным и запорно-регулирующим приборам в ручном или автоматическом режимах.The technology for producing polymer sorbents based on the proposed composition of the composition and the method for producing the sorbent allows non-waste technology of a two-component scheme in accordance with the technological production schedule, TU 2254-001-02067879-2009 and guidelines using the PGUM foam-generating unit or the gas-liquid mobile unit GZhU-M modular type. Equipment for the production of PGUM sorbents includes: an emulsion tank and a hardener tank, containers for modifiers and fillers, a first stage reactor for air-mechanical foaming of the emulsion, a second stage reactor with double-circuit foaming of the air mass and its stabilization, a pump with an electric motor, a remote control control units for optimization and temperature control of components with instrumentation with shut-off and control equipment, mixer for supplying an aqueous solution of hydrochloric acid to a foaming mass, a foam pipe for forming a partially cured polymer mass and pouring it into cassettes, where the design of molding cartridges can be different in the form of sheets, rugs, bonnets and other products according to TU 20.60.21-001-90375318-2017. If it is necessary to obtain a polymer sorbent in the form of crumbs, the sorbent is crushed, modified with additional immobilization of associated biocultures and oil-oxidizing strains and packaged in plastic containers (bags), followed by vacuum. Foaming reactor of the first stage with mass transfer turbulizing device, reactor for additional foaming, stabilization and maturation of the foam of the second stage, with built-in ultrasonic disperser of ultrasonic ultrasound. The process of regulating the technological parameters upon receipt of the polymeric material is carried out using control and locking and regulating devices in manual or automatic modes.

Сорбент получают путем смешивания в первой емкости объемом 1,5÷3 м3 раствор эмульсии (карбамидной смолы, пенообразователя, водорастворимой добавки, хлорида сульфата тиосульфата натрия и химически-реакционного наполнителя тонкодисперсной пыли электрофильтров - отходов производств в соответствующих пропорциях) и путем воздушно-механического барботирования с применением специального ультразвукового диспергатора - УЗД, установленного внутри реактора, перемешивают данные ингредиенты в течение 15-20 минут до однородного гомогенного стабильного раствора, получая при этом хорошо текучую смоляную эмульсию-суспензию. При этом встроенный в реактор ультразвуковой диспергатор УЗД позволяет дополнительно обработать эмульсию в ультразвуковом поле, образуя нелинейный эффект ультразвука с частотой 1,5⋅105-107 герц, что приводит к кавитации в жидкой среде частиц, при этом не только увеличивается контактная поверхность воздуха с эмульсией, но и создается высокая турбулентность, тем самым окончательно интенсифицируется и стабилизируется весь процесс вспенивания. Во второй емкости объемом 0,3÷0,6 м3 готовят водный раствор минеральной кислоты 10% концентрации. После заправки установки компонентами и их предварительной подготовки данные компоненты при помощи запорно-регулирующей аппаратуры и системы насосов в ручном или автоматическом режимах подаются в реактор первой ступени для вспенивания эмульсии. Подаваемый в реактор сжатый воздух давлением 2-3 кг/см2, где расход воздуха Q=0,7-5 м3/мин (определяется в зависимости от производительности и конструктивных особенностей пеногенерирующей установки ПГУМ, ГЖУ-М). Поступая в реактор второй ступени, частично вспененная эмульсия, способом воздушно-механического, аэродинамического перемешивания мгновенно вспенивается, создавая турбулентный режим при критерии Рейнольца 4500 и более, где с помощью датчиков, установленных в реакторе, определяется до расчетной величины интенсивность, стойкость, кратность вспенивания с возможностью регулирования стартового времени поликонденсации, т.е. процесса механизма отверждения. Далее полученная пеновоздушная смесь, проходя по пенопроводу, стабилизирует созревание пены и увеличивает порог стартового времени в 1,5-2 раза, подается в смеситель, в котором установлена специальная двухпозиционная форсунка, позволяющая впрыскивать в виде тумана оптимальный расход отвердителя, в результате чего пеновоздушная смесь равномерно перемешивается и частично отверждается, образуя студень. Окончательная реакция поликонденсации осуществляется в транспортирующе-формирующем пенопроводе, где полимерная масса в течение нескольких минут превращается в пенополимерный, быстротвердеющий олигомер-сорбент, заливаемый в специальные формы (кассеты). После чего уложенная в формы пеномасса подвергается изотермической выдержке в течение 0,7-1,6 часа при температуре 15-30°C до достижения распалубочной прочности, после распалубки фрагменты влажного сорбента подвергают окончательной сушке в сушильной камере периодического действия до нормативной влажности 8-12% и дробят (измельчают) на гранулы в пределах 0,8-3 мм, с последующей упаковкой, согласно ТУ и регламента работ.The sorbent is obtained by mixing in the first container with a volume of 1.5–3 m 3 an emulsion solution (urea resin, a foaming agent, a water-soluble additive, sodium thiosulfate sulfate chloride and a chemical-reactive filler of fine dust of electrostatic precipitators - industrial wastes in appropriate proportions) and by air-mechanical sparging using a special ultrasonic dispersant - an ultrasound disperser installed inside the reactor, mix these ingredients for 15-20 minutes until a homogeneous, homogeneous stable strength solution to yield good resin flowable emulsion-suspension. At the same time, an ultrasonic dispersion ultrasonic disperser integrated in the reactor allows the emulsion to be additionally processed in an ultrasonic field, forming a nonlinear ultrasound effect with a frequency of 1.5⋅10 5 -10 7 hertz, which leads to cavitation of particles in a liquid medium, and not only does the air contact surface with an emulsion, but high turbulence is also created, thereby the entire foaming process is finally intensified and stabilized. In the second tank with a volume of 0.3 ÷ 0.6 m 3 prepare an aqueous solution of mineral acid of 10% concentration. After refueling the installation with components and their preliminary preparation, these components are fed to the first stage reactor for foaming the emulsion using shut-off and control equipment and a pump system in manual or automatic modes. Compressed air supplied to the reactor with a pressure of 2-3 kg / cm 2 , where the air flow rate Q = 0.7-5 m 3 / min (determined depending on the productivity and design features of the PGUM, GZhU-M foam generating unit). Entering the second-stage reactor, a partially foamed emulsion is foamed instantly by the method of air-mechanical, aerodynamic mixing, creating a turbulent regime under the Reynolz criterion of 4500 or more, where the intensity, resistance, and the rate of foaming are calculated to a calculated value using the sensors installed in the reactor the ability to control the start time of polycondensation, i.e. curing mechanism process. Next, the resulting air-foam mixture, passing through the foam, stabilizes the maturation of the foam and increases the starting time threshold by 1.5-2 times, is fed to the mixer, in which a special on-off nozzle is installed, which allows the optimal hardener consumption to be injected in the form of fog, as a result of which the air-foam mixture mixes evenly and partially hardens, forming a jelly. The final polycondensation reaction is carried out in a conveying-forming foam conduit, where the polymer mass is transformed within a few minutes into a foam-polymer, quick-hardening oligomer-sorbent, poured into special forms (cartridges). After that, the foam placed in the molds is subjected to isothermal exposure for 0.7-1.6 hours at a temperature of 15-30 ° C until stripping strength is reached, after stripping, the wet sorbent fragments are finally dried in a batch drying chamber to a standard humidity of 8-12 % and crushed (crushed) into granules in the range of 0.8-3 mm, followed by packaging, in accordance with TU and work regulations.

В процессе отверждения кислотой вспененный раствор массы проходит три стадии превращения:In the process of acid curing, the foamed mass solution goes through three stages of transformation:

- в первой стадии образуется вязкая жидкость типа коллоидного раствора,- in the first stage, a viscous liquid such as a colloidal solution is formed,

- во второй стадии переходит в рыхлую эластичную массу, содержащую 40-60% воды и желеобразный студень,- in the second stage passes into a loose elastic mass containing 40-60% water and a jelly-like jelly,

- на третьей стадии вспененная масса полностью отверждается, в результате чего образуется твердый нерастворимый олигомер - полимерный сорбент высокой кратности, пористости, развитой структуры и низкой плотности.- in the third stage, the foamed mass is completely cured, resulting in the formation of a solid insoluble oligomer - a polymer sorbent of high multiplicity, porosity, developed structure and low density.

При этом важным этапом получения качественного полимерного сорбента является время перехода из первой стадии во вторую, т.е. появление первых хлопьев отвержденной смолы в растворе (τ1) и образование плотного комка полимера (τ2). Самый оптимальный процесс поликонденсации при получении сорбентов проходит только при τ1=10÷60 с и τ2=100÷300 с, что позволяет получать полимерный сорбент с наиболее улучшенными физико-механическими, сорбционными и эксплуатационными свойствами при значительном снижении его стоимости.An important step in obtaining a high-quality polymer sorbent is the transition time from the first stage to the second, i.e. the appearance of the first flakes of cured resin in the solution (τ 1 ) and the formation of a dense lump of polymer (τ 2 ). The most optimal polycondensation process when producing sorbents takes place only at τ 1 = 10 ÷ 60 s and τ 2 = 100 ÷ 300 s, which allows to obtain a polymer sorbent with the most improved physicomechanical, sorption and operational properties with a significant reduction in its cost.

При этом в режимах непрерывного производства - стационарные условия - цех или цикличного изготовления, т.е. непосредственно на нефтезагрязненных участках в полевых условиях согласно разработанного ПЛАРНа (плана ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов) осуществляется технологический процесс получения и нанесения сорбента.Moreover, in continuous production modes - stationary conditions - a workshop or cyclic production, i.e. Directly on oil-contaminated sites in the field, according to the developed PLARN (oil spill response plan), the technological process of obtaining and applying the sorbent is carried out.

Сравнительный анализ заявленного технического решения с прототипами показывает, что заявленный состав композиции и способ ее получения соответствует критерию «новизна» и соответствует улучшенным физико-механическим и эксплуатационным свойствам сорбента, включая его многофункциональную значимость, универсальность, конкурентоспособность и высокую эффективность:A comparative analysis of the claimed technical solution with prototypes shows that the claimed composition and the method of its production meets the criterion of "novelty" and meets the improved physical, mechanical and operational properties of the sorbent, including its multifunctional significance, versatility, competitiveness and high efficiency:

- в прототипах способа и композиции для получения сорбента имеется узкий диапазон технических возможностей, где не решен вопрос утилизации, а в заявленном техническом решении получаемый сорбент имеет широкий спектр функционально-технологических возможностей (как сорбент, мелиорант-аэрант, термоогнезащитный экранирующий олигомер и т.д.), что дает возможность применять данную композицию в технологическом плане как многофункциональную двойного-тройного назначения;- in the prototypes of the method and composition for producing a sorbent, there is a narrow range of technical capabilities where the issue of disposal is not resolved, and in the claimed technical solution, the resulting sorbent has a wide range of functional and technological capabilities (such as a sorbent, ameliorant arant, heat-resistant shielding oligomer, etc. .), which makes it possible to apply this composition technologically as a multifunctional dual-triple purpose;

- в прототипах способа и композиции для получения сорбента используется только одна марка карбамидной смолы КФМТ-15. Следовательно, возможность использования широкой линейки других более дешевых и доступных карбамидных смол, таких как КФ-Ж, ВПС-Г, КФО, КФ-Б, КБ-С, Крепитель М-1, смола М-70 и т.д., в данной композиции и способе не представляется возможным, что является одним из существенных недостатков, а в заявленном техническом решении возможно использовать различные марки товарных карбамидных смол с использованием отходов производств;- in the prototypes of the method and composition for producing the sorbent, only one brand of urea resin KFMT-15 is used. Therefore, the possibility of using a wide range of other cheaper and more affordable urea resins, such as KF-Zh, VPS-G, KFO, KF-B, KB-S, Fastener M-1, resin M-70, etc., in this composition and method is not possible, which is one of the significant disadvantages, and in the claimed technical solution it is possible to use various grades of commercial urea resins using industrial wastes;

- в прототипах композиции и способа получения полимерных сорбентов осуществляются только при использовании свежей синтезированной смолы, а так как все карбамидные смолы имеют, согласно ГОСТ и ТУ, ограниченный срок хранения 2-3 месяца, в заявленном техническом решении в результате химической реакции взаимодействия хлорид сульфат тиосульфат натрия с карбамидной смолой дополнительно инициируют и повышают растворимость смолы, при этом ее растворимость практически неограниченна, увеличивается ее реакционная способность, и образовавшаяся из нее пена имеет высокую кратность вспенивания, при этом срок хранения карбамидной смолы увеличивается до 14 месяцев и выше;- in the prototypes of the composition and method for producing polymer sorbents, they are carried out only when using fresh synthesized resins, and since all urea resins have, according to GOST and TU, a limited shelf life of 2-3 months, in the claimed technical solution as a result of the chemical reaction of the interaction of chloride sulfate thiosulfate sodium with a urea resin additionally initiate and increase the solubility of the resin, while its solubility is almost unlimited, its reactivity increases, and the resulting of foam it has a high multiplicity of foaming, the shelf life of urea resin increases to 14 months or more;

- в прототипах композиции и способа получения полимерных сорбентов в процессе эксплуатации выявлены высокая хрупкость, интенсивность пыления, малая эластичность и упругость, а в заявленном техническом решении с применением эмульгирующей-стабилизирующей водорастворимой добавки возможно полностью устранить данные недостатки и придать сорбенту новые эксплуатационные и экологические свойства.- in the prototypes of the composition and method for producing polymer sorbents during operation, high fragility, dusting intensity, low elasticity and elasticity were revealed, and in the claimed technical solution using emulsifying-stabilizing water-soluble additives it is possible to completely eliminate these disadvantages and give the sorbent new operational and environmental properties.

Анализ заявленного состава композиции показывает, что он соответствует критерию «изобретательский уровень». Техническое решение получения сорбента из заявленного состава композиции, согласно разработанному регламенту, алгоритму действий и ТУ позволяет осуществлять производство в автономных условиях на любых предприятиях.The analysis of the claimed composition composition shows that it meets the criterion of "inventive step". The technical solution for obtaining the sorbent from the claimed composition, according to the developed regulations, the algorithm of actions and the technical specifications, allows for the production in stand-alone conditions at any enterprises.

Композиция для полимерного сорбента и способ ее получения иллюстрируются следующими примерами.The composition for the polymer sorbent and the method for its preparation are illustrated by the following examples.

Пример 1.Example 1

Одновременно подготавливают два раствора в двух разных емкостях: в первой емкости водный смоляной раствор эмульсии-суспензии, а во второй емкости заданной концентрации раствор ингибированной соляной кислоты. Затем путем воздушно-механического перемешивания компонентов с помощью ультразвукового диспергатора - УЗД, в течение 15-20 минут доводят до однородной гомогенной смеси 25 масс. % карбамидной смолы КФМТ-15, 4 масс. % эмульгирующей-стабилизирующей водорастворимой добавки - поливинилового спирта, 3 масс. % пенообразователя, 10 масс. % хлорида сульфата тиосульфата натрия, 8 масс. % химически-реакционного тонкодисперсного наполнителя (пыли электрофильтров), при этом материальный баланс, т.е. соотношение состава эмульсии к отвердителю соответствует в пределах 91÷9%, введенный в состав композиции поливиниловый спирт полностью связывает формальдегид, образуя при этом поливинилацетальные фрагменты в цепи полимера по схеме:Two solutions are prepared at the same time in two different containers: in the first container, an aqueous resin solution of the emulsion suspension, and in the second container of a given concentration, a solution of inhibited hydrochloric acid. Then, by air-mechanical mixing of the components using an ultrasonic dispersant - ultrasound, for 15-20 minutes, 25 masses are brought to a homogeneous homogeneous mixture. % urea resin KFMT-15, 4 wt. % emulsifying-stabilizing water-soluble additives - polyvinyl alcohol, 3 wt. % foaming agent, 10 mass. % sodium thiosulfate sulfate chloride, 8 wt. % of a chemically reactive fine filler (dust of electrostatic precipitators), while the material balance, i.e. the ratio of the composition of the emulsion to the hardener corresponds to within 91 ÷ 9%, the polyvinyl alcohol introduced into the composition completely binds formaldehyde, forming polyvinyl acetal fragments in the polymer chain according to the scheme:

Figure 00000004
Figure 00000004

Далее эмульсионный раствор смеси-суспензии с помощью насоса подают в реактор первой ступени, имеющий массотеплообменное устройство и при помощи дополнительного сжатого воздуха вспенивают, обрабатывают в ультразвуковом поле с частотой 1,5⋅105-107 герц в режиме кавитации в присутствии сжатого воздуха при избыточном давлении 0,25÷0,3 МПа и рабочем расходе воздуха 0,7÷5 м3/мин, на второй стадии полимерную массу подвергают отверждению с добавлением кислотного отвердителя в количестве 9-12 вес.% до получения сорбента, затем осуществляют выдержку в течение 0,7-1,6 часа при температуре 15-30°C.Next, the emulsion solution of the mixture-suspension is pumped into the first-stage reactor with a mass-heat exchange device and foamed using additional compressed air, processed in an ultrasonic field with a frequency of 1.5 × 10 5 -10 7 hertz in the cavitation mode in the presence of compressed air at overpressure 0.25 ÷ 0.3 MPa and a working air flow rate of 0.7 ÷ 5 m 3 / min; in the second stage, the polymer mass is subjected to curing with the addition of an acid hardener in an amount of 9-12 wt.% to obtain a sorbent, then the exposure is carried out in t cross-section 0.7-1.6 hours at a temperature of 15-30 ° C.

Пример 2.Example 2

Получение сорбента осуществляют аналогично примеру 1, при смешивании 28 масс. % карбамидоформальдегидной смолы КФ-Ж, 5 масс. % эмульгирующей-стабилизирующей водорастворимой добавки - полиакриламида, 4 масс. % пенообразователя, 12 масс. % хлорида сульфата тиосульфата натрия, 11 масс. % химически-реакционного тонкодисперсного наполнителя (пыли электрофильтров), 10 масс. % ортофосфорной кислоты 10%-ной концентрации, где состав эмульсии и отвердителя в массовом соотношении соответствуют в пределах 90%÷10%. С учетом использования полиакриламида, взамен поливинилового спирта, происходит связывание формальдегида с образованием метилольных производных полиакриламида, что подтверждают экспериментальные данные по уменьшению содержания формальдегида в отвержденном сорбенте, где химическая реакция протекает по схеме:Obtaining a sorbent is carried out analogously to example 1, by mixing 28 mass. % urea-formaldehyde resin KF-J, 5 wt. % emulsifying-stabilizing water-soluble additives - polyacrylamide, 4 wt. % foaming agent, 12 mass. % sodium thiosulfate sulfate chloride, 11 wt. % chemical-reactive fine filler (dust of electrostatic precipitators), 10 mass. % phosphoric acid of 10% concentration, where the composition of the emulsion and hardener in a mass ratio correspond within 90% ÷ 10%. Taking into account the use of polyacrylamide, instead of polyvinyl alcohol, formaldehyde is bound to form methylol derivatives of polyacrylamide, which is confirmed by experimental data on the reduction of formaldehyde content in the cured sorbent, where the chemical reaction proceeds according to the scheme:

Figure 00000005
Figure 00000005

Пример 3.Example 3

Получение сорбента осуществляют аналогично примеру 1, при смешивании 30 масс. % карбамидоформальдегидной смолы ВПС-Г, 6 масс. % эмульгирующей-стабилизирующей водорастворимой добавки - акриламида 5 масс. % пенообразователя, 13 масс. % хлорида сульфата тиосульфата натрия, 14 масс. % химически-реакционного тонкодисперсного наполнителя (пыли электрофильтров), 12 масс. % щавелевой кислоты 10%-ной концентрации, при этом состав эмульсии и отвердителя в массовом соотношении соответствуют в пределах 88%÷12%. В случае использования акриламида также происходит связывание формальдегида с образованием метилольных производных акриламида, где реакция протекает по следующей схеме:Obtaining a sorbent is carried out analogously to example 1, by mixing 30 mass. % urea-formaldehyde resin VPS-G, 6 wt. % emulsifying-stabilizing water-soluble additives - acrylamide 5 wt. % foaming agent, 13 mass. % sodium thiosulfate sulfate chloride, 14 wt. % chemical-reactive fine filler (dust of electrostatic precipitators), 12 mass. % oxalic acid of 10% concentration, while the composition of the emulsion and hardener in a mass ratio correspond within the range of 88% ÷ 12%. In the case of the use of acrylamide, formaldehyde is also bound to form methylol derivatives of acrylamide, where the reaction proceeds according to the following scheme:

Figure 00000006
Figure 00000006

Введение в состав композиции карбамидоформальдегидной смолы менее 25 масс. % является недостаточным для реакции поликонденсации, т.е. отверждение полимера замедляется, в связи с этим происходит линейная и объемная усадки, следовательно резко снижается кратность поропласта и как следствие пористость, включая макро-микропоры, мезопоры. А введение карбамидоформальдегидной смолы более 30 масс. % ведет к перерасходу дорогостоящей смолы и, следовательно, к удорожанию сорбента. При введении в состав композиции хлорида сульфата тиосульфата натрия менее 10 масс. % ведет к недостаточной реакционной способности (растворимости смолы), тем самым снижается не только коэффициент растворимости смолы, но и срок хранения, а более 13 масс. % ведет к изменению вязкости эмульсии и нарушению баланса вспенивания. Введение в состав композиции химически-реакционного тонкодисперсного наполнителя (пыли отхода производства) в интервале от 8 до 14 масс. % является наиболее оптимальным, так как менее 8 масс. % приводит к недостаточным физико-механическим свойствам сорбента, а более 14 масс. % приводит к необходимости повышения концентрации соляной кислоты в составе композиции, а также повышает усадку сорбента и снижает его кратность и агрегативную устойчивость.Introduction to the composition of the urea-formaldehyde resin is less than 25 mass. % is insufficient for the polycondensation reaction, i.e. polymer curing slows down, and linear and volumetric shrinkage occurs, therefore, the porosity multiplicity decreases sharply and, as a result, porosity, including macro-micropores, mesopores. And the introduction of urea-formaldehyde resin more than 30 mass. % leads to cost overruns of resin and, consequently, to the cost of the sorbent. When introduced into the composition of the chloride chloride of sodium thiosulfate less than 10 mass. % leads to insufficient reactivity (solubility of the resin), thereby reducing not only the solubility coefficient of the resin, but also the shelf life, and more than 13 mass. % leads to a change in the viscosity of the emulsion and a violation of the balance of foaming. Introduction to the composition of the chemical-reactive fine filler (industrial waste dust) in the range from 8 to 14 mass. % is the most optimal, since less than 8 mass. % leads to insufficient physical and mechanical properties of the sorbent, and more than 14 mass. % leads to the need to increase the concentration of hydrochloric acid in the composition, and also increases the shrinkage of the sorbent and reduces its multiplicity and aggregative stability.

Физико-механические характеристики и эксплуатационные свойства получаемого сорбента на основе предлагаемого состава композиции и способа получения приведены в таблицах 3 и 4.Physico-mechanical characteristics and operational properties of the resulting sorbent based on the proposed composition and method of preparation are shown in tables 3 and 4.

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

* Примечание: физико-химические, механические и эксплуатационные свойства сорбентов с дифференцированной нефтеемкостью определялись по стандартным сертифицированным методикам, согласно аттестата аккредитации, а также по дополнительно разработанным и утвержденным институтом нефти и газа СФУ основным методикам полимерных сорбентов серии «Униполимер-М», «Месорб», «Униполимер-Агро», «Меном», «Униполимер-БОС», «Униполимер-Био», протестированных в России, СНГ и США.* Note: the physicochemical, mechanical and operational properties of sorbents with differentiated oil capacity were determined according to standard certified methods, according to the accreditation certificate, and also according to the main methods of polymer sorbents of the Unipolymer-M, Mesorb series that were additionally developed and approved by the Institute of Oil and Gas of SFU ”,“ Unipolymer-Agro ”,“ Menom ”,“ Unipolymer-BOS ”,“ Unipolymer-Bio ”, tested in Russia, the CIS and the USA.

Стоимость сорбентов по сравнению с прототипом снижена, это обусловлено тем, что применяемые в прототипе дорогостоящие компоненты заменены на полную товарную стоимость отходов алюминиевого и азотного производств предприятий г. Красноярск. Кроме того, предлагаемая композиция позволяет широко варьировать алгоритм технологических функционально зависимых параметров (нефтеемкость, пористость, прочность, теплостойкость и т.д.), что в зависимости от назначения применения сорбентов позволяет классифицировать их в качестве сорбционных, агромелиоративных и огнезащитных материалов серий «Униполимер-М», «Униполимер-Био», «Униполимер-Ферро», «Униполимер-БОС», «Униполимер-Агро» в природоохранных, противопожарных и других целях, что позволяет расширить диапазон функционально-технических задач с максимальной трансформацией и оптимизацией технологических процессов получения сорбентов и их применения в условиях Сибири и Дальнего Востока без применения импортозамещающих природоохранных технологий. Разработанный способ получения сорбентов является базовым и может быть интегрирован с любыми известными полимерными композициями и вновь разрабатываемыми, включая зарубежные аналоги.The cost of sorbents in comparison with the prototype is reduced, this is due to the fact that the expensive components used in the prototype are replaced with the full market value of the waste from aluminum and nitrogen production enterprises in Krasnoyarsk. In addition, the proposed composition allows you to widely vary the algorithm of technological functionally dependent parameters (oil capacity, porosity, strength, heat resistance, etc.), which, depending on the purpose of the use of sorbents, allows you to classify them as sorption, agro-reclamation and fire-retardant materials of the Unipolymer- M ”,“ Unipolymer-Bio ”,“ Unipolymer-Ferro ”,“ Unipolymer-BOS ”,“ Unipolymer-Agro ”for environmental, fire and other purposes, which allows us to expand the range of functional and technical iCal tasks with maximum transformation and optimization of technological processes of sorbents and their use in Siberia and Far East import substitution without environmental technologies. The developed method for producing sorbents is basic and can be integrated with any known polymer compositions and newly developed, including foreign analogues.

Claims (7)

1. Композиция для полимерного сорбента, содержащая1. Composition for a polymer sorbent containing карбамидоформальдегидную смолу, пенообразователь, отвердитель и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит эмульгирующую-стабилизирующую добавку, хлорид сульфат тиосульфат натрия, являющийся отходом производства диафена, и пыль электрофильтров алюминиевого производства при следующем соотношении компонентов, вес.%:urea-formaldehyde resin, a foaming agent, hardener and water, characterized in that it additionally contains an emulsifying-stabilizing additive, sodium thiosulfate chloride, which is a waste product of diaphene, and dust from aluminum electrostatic precipitators in the following ratio of components, wt.%: карбамидоформальдегидная смола urea-formaldehyde resin 25-30                      25-30 эмульгирующая-стабилизирующая добавкаemulsifying stabilizing additive 4-6             4-6 пенообразовательfoaming agent 3-5                                                             3-5 хлорид сульфат тиосульфат натрия,sodium sulfate thiosulfate chloride, являющийся отходом производства диафенаdiaphene waste 10-1310-13 пыль электрофильтров алюминиевого производстваdust aluminum electrostatic precipitators 8-14      8-14 кислотный отвердительacid hardener 9-12                                               9-12 водаwater остальное                                                                          rest
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве эмульгирующей-стабилизирующей добавки используют вещество, выбранное из группы: поливиниловый спирт, полиакриламид, акриламид, резорцин, синтетический латекс, карбоксиметилцеллюлоза, полиэтиленгликоль, перекись водорода, карбамид, смесь калиевых и натриевых солей гуминовых кислот.2. The composition according to p. 1, characterized in that as an emulsifying-stabilizing additive, a substance selected from the group is used: polyvinyl alcohol, polyacrylamide, acrylamide, resorcinol, synthetic latex, carboxymethyl cellulose, polyethylene glycol, hydrogen peroxide, urea, a mixture of potassium and sodium salts of humic acids. 3. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве пенообразователя используют сульфонол - смесь, содержащую натриевые соли алкилбензолсульфокислот и несульфированных углеводородов с существующими изомерами додецилбензолсульфоната натрия или СОФЭКС-ПО-01А - смесь натриевых солей алкилбензолсульфокислот и алкилсульфонатов линейного строения природных полимеров.3. The composition according to p. 1, characterized in that sulfonol is used as a foaming agent - a mixture containing sodium salts of alkylbenzenesulfonic acids and non-sulfonated hydrocarbons with existing isomers of sodium dodecylbenzenesulfonate or SOFEX-PO-01A is a mixture of sodium salts of alkylbenzenesulfonates of natural polymers of alkyl sulfonates and alkylsulfonates. 4. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве кислотного отвердителя используют водный раствор минеральной кислоты, выбранной из ряда: фосфорной, соляной, серной, муравьиной, щавелевой, трихлоруксусной, борной, органических калийных или натриевых солей или их двойных или тройных смесей, гидроксида аммония или его солей.4. The composition according to p. 1, characterized in that as an acid hardener use an aqueous solution of a mineral acid selected from the series: phosphoric, hydrochloric, sulfuric, formic, oxalic, trichloroacetic, boric, organic potassium or sodium salts or their double or triple mixtures of ammonium hydroxide or its salts. 5. Способ получения полимерного сорбента из композиции на основе карбамидоформальдегидной смолы, включающий приготовление эмульсии, вспенивание ее сжатым воздухом и последующее отверждение, отличающийся тем, что на первой стадии смешивают (вес.%): карбамидоформальдегидную смолу 25-30, эмульгирующую-стабилизирующую добавку 4-6, хлорид сульфат тиосульфат натрия, являющийся отходом производства диафена 10-13, пыль электрофильтров алюминиевого производства 8-14, пенообразователь 3-5, смешение ведут в течение 15-20 мин до однородной массы в ультразвуковом поле с частотой 1,5⋅105-107 Гц в режиме кавитации в присутствии сжатого воздуха при избыточном давлении 0,25÷0,3 МПа и рабочем расходе воздуха 0,7÷5 м3/мин, на второй стадии полимерную массу подвергают отверждению с добавлением кислотного отвердителя в количестве 9-12 вес.% до получения сорбента, затем осуществляют выдержку в течение 0,7-1,6 ч при температуре 15-30°C.5. A method of obtaining a polymer sorbent from a composition based on a urea-formaldehyde resin, comprising preparing an emulsion, foaming it with compressed air and subsequent curing, characterized in that at the first stage they are mixed (wt.%): Urea-formaldehyde resin 25-30, emulsifying-stabilizing additive 4 -6, sodium sulfate thiosulfate chloride, which is a waste product of diaphene 10-13, dust from aluminum electrostatic precipitators 8-14, blowing agent 3-5, mixing is carried out for 15-20 minutes to a homogeneous mass in ultrasound ov field with a frequency of 1.5 510 5 -10 7 Hz in the cavitation mode in the presence of compressed air at an excess pressure of 0.25 ÷ 0.3 MPa and a working air flow rate of 0.7 ÷ 5 m 3 / min, in the second stage polymer the mass is subjected to curing with the addition of an acid hardener in an amount of 9-12 wt.% to obtain a sorbent, then hold for 0.7-1.6 hours at a temperature of 15-30 ° C.
RU2016120749A 2016-05-26 2016-05-26 Composition for polymer sorbent and method for producing sorbent from composition RU2626207C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016120749A RU2626207C1 (en) 2016-05-26 2016-05-26 Composition for polymer sorbent and method for producing sorbent from composition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016120749A RU2626207C1 (en) 2016-05-26 2016-05-26 Composition for polymer sorbent and method for producing sorbent from composition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2626207C1 true RU2626207C1 (en) 2017-07-24

Family

ID=59495859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016120749A RU2626207C1 (en) 2016-05-26 2016-05-26 Composition for polymer sorbent and method for producing sorbent from composition

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2626207C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2663743C1 (en) * 2017-12-08 2018-08-09 Дмитрий Николаевич Журавлев Composition for polymeric sorbent
CN111050902A (en) * 2017-08-21 2020-04-21 Otex公司 Absorbent and device for producing absorbent
RU2768253C1 (en) * 2020-12-08 2022-03-23 Общество с ограниченной ответственностью "Дельта-пром" Mobile technological complex for the production of solid foam rods
CN114643039A (en) * 2022-02-17 2022-06-21 广西大学 Co used in manganese sulfate solution2+、Ni2+Preparation method and application of adsorbent

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2113901C1 (en) * 1996-04-09 1998-06-27 Башкирский научно-исследовательский и проектный институт нефти - филиал Акционерной нефтяной компании "Башнефть" Composition for preparing sorbent for collecting petroleum from water surface
RU2158334C2 (en) * 1998-08-18 2000-10-27 Научно-технический центр "Версия" Method of localization of oil spots
RU2175038C2 (en) * 1998-08-18 2001-10-20 Научно-технический центр "Версия" Method of localizing oil spots
RU2184608C1 (en) * 2000-12-29 2002-07-10 Мелкозеров Владимир Максимович Method of production of polymer sorbents
RU2186075C2 (en) * 1998-12-15 2002-07-27 Мелкозеров Владимир Максимович Polymeric composition

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2113901C1 (en) * 1996-04-09 1998-06-27 Башкирский научно-исследовательский и проектный институт нефти - филиал Акционерной нефтяной компании "Башнефть" Composition for preparing sorbent for collecting petroleum from water surface
RU2158334C2 (en) * 1998-08-18 2000-10-27 Научно-технический центр "Версия" Method of localization of oil spots
RU2175038C2 (en) * 1998-08-18 2001-10-20 Научно-технический центр "Версия" Method of localizing oil spots
RU2186075C2 (en) * 1998-12-15 2002-07-27 Мелкозеров Владимир Максимович Polymeric composition
RU2184608C1 (en) * 2000-12-29 2002-07-10 Мелкозеров Владимир Максимович Method of production of polymer sorbents

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111050902A (en) * 2017-08-21 2020-04-21 Otex公司 Absorbent and device for producing absorbent
RU2663743C1 (en) * 2017-12-08 2018-08-09 Дмитрий Николаевич Журавлев Composition for polymeric sorbent
RU2768253C1 (en) * 2020-12-08 2022-03-23 Общество с ограниченной ответственностью "Дельта-пром" Mobile technological complex for the production of solid foam rods
CN114643039A (en) * 2022-02-17 2022-06-21 广西大学 Co used in manganese sulfate solution2+、Ni2+Preparation method and application of adsorbent
CN114643039B (en) * 2022-02-17 2023-09-15 广西大学 Co used in manganese sulfate solution 2+ 、Ni 2+ Preparation method and application of adsorbent

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2626207C1 (en) Composition for polymer sorbent and method for producing sorbent from composition
WO2017174560A1 (en) Geopolymer foam formulation
JP2009506150A (en) Foam plate manufacturing method
CN105330818A (en) Flame retardant rigid polyurethane foam material and preparation method thereof
CN105255103B (en) A kind of preparation method of phenolic resin/expanded vermiculite composite flame-proof insulation material
CN104244998A (en) Admixture and method for freeze-thaw damage resistance and scaling damage resistance of cementitious compositions
CN100384948C (en) Composite modifier surface modified brucite powder preparation method
JPH08511301A (en) Flame resistant polyurea foam
CN101977868A (en) Structural materials with nearly zero carbon emissions
JP6483611B2 (en) In-situ foamed foam production composition and method for producing the same, in-situ foamed foam, and method of use
CN104326712A (en) Self-thermal-insulation mortar
CN106587792A (en) Lightweight high-strength concrete composite insulation board and preparation method thereof
KR101693369B1 (en) Non-Flammable composite for foamed polystyrene
RU2587440C1 (en) Composition for producing sorbent based on urea formaldehyde resin
US5562767A (en) Manufactured aggregate composite
JP6779995B2 (en) Systems and methods for producing in-situ foams
US3994836A (en) Process for preparing flame resistant molded articles of foamed polystyrene
RU2604370C1 (en) Method of producing polymer sorbent
GB2101644A (en) Production of low-flammability heat-insulating layer
CN105482504A (en) Method for preparing PVC filling material from phosphogypsum as raw material
CN109804023A (en) Method for producing hydrophobic silica molding
CA3060992A1 (en) An insulation material and method of making same
RU2184608C1 (en) Method of production of polymer sorbents
CN103274730A (en) Cement compound type flame-retardant foaming agent
CN106278362A (en) A kind of type aircraft crosses the border to block and catches material and preparation technology thereof

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180112

Effective date: 20180112

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190527

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210310