Cорбенты

Сорбент (от лат. sorbens — поглотитель, в родительном падеже sorbentis — поглощающий) — это жидкость или твердое тело, обладающее способностью избирательного поглощения (сорбции) из окружающей среды газов, паров или растворённых веществ. Поглощающее тело называется сорбентом, поглощаемое им вещество — сорбатом (или сорбтивом). Поглощение вещества из газовой среды всей массой твёрдого тела или расплава называется также окклюзией. В зависимости от типа сорбции различают следующие виды сорбентов:

• Абсорбент – это тело, образующее с поглощённым веществом твёрдый или жидкий раствор. Наиболее распространенными являются абсорбенты, применяемые для ликвидации разливов нефти, нефтепродуктов и химических веществ: абсорбенты на основе стружки скорлупы кокосового ореха (Shelltic C), торфяного мха, вспученного перлита, окисленного терморасширяющегося графита, полипропилена (Polabic O) и др.
• Адсорбент – это тело, поглощающее (сгущающее) вещество на своей сильно развитой поверхности. Наиболее распространены: активированный уголь (Carbonut WT), активированный оксид алюминия (Alumac A), силикагель, диоксид кремния (кремнезем) и др.
• Химические поглотители (сорбенты) – это тела, которые связывают поглощаемое вещество (сорбат), вступая с ним в химическую реакцию.
• Ионообменный сорбент (ионит) – это тело, поглощающее из растворов ионы одного типа с выделением в раствор эквивалентного количества ионов другого типа. Иониты – твердые и  нерастворимые вещества, обычно это синтетические органические смолы, имеющие кислотные или щелочные группы. Иониты разделяются на катиониты, поглощающие катионы (положительно заряженные ионы), и аниониты, поглощающие анионы (отрицательно заряженные ионы). Иониты широко применяются для опреснения воды, в аналитической химии для разделения веществ (в хроматографии), а также в химической технологии. В зависимости от природы матрицы различают неорганические (иониты природного происхождения, к которым относятся алюмосиликаты, гидроксиды и соли поливалентных металлов) и органические (синтетические ионообменные смолы) иониты. Наиболее распространенными неорганическими ионитами являются цеолиты (молекулярные сита).

Существует достаточно широкий ассортимент сорбентов для сбора нефтяных разливов. Сорбенты на основе неорганических материалов (диатомит, цеолиты, глина, песок) имеют низкую нефтеемкость, гидрофильны (не могут применятся на воде), требуют дополнительного модифицирования, вызывают трудности с утилизацией и совершенно не удерживают легкие фракции нефтепродуктов (бензин, керосин, дизельное топливо). Синтетические сорбенты обладают хорошей поглотительной способностью, однако отличаются большей стоимостью и сложностью утилизации в силу высокой токсичности продуктов горения. Наиболее привлекательны и перспективны сорбенты растительного (органического) происхождения. Они являются органической частью существующих экосистем и в наибольшей степени соответствуют экологическим требованиям. В качестве таковых можно выделить сорбенты на основе торфяного мха или стружки скорлупы кокосового ореха (Shelltic C). Но в отличии от торфяного мха, добыча которого является губительным вмешательством в экосистему, скорлупа кокоса – это отход пищевого производства и изготовление кокосового абсорбента – отличный пример эффективного использования природных ресурсов экосистемы. Растительный сорбент обладает высокой сорбционной емкостью и гидрофобностью. Органические сорбенты могут обеспечить решение проблем экологизации экономики территориального образования, а также способствовать созданию благоприятных условий для достижения требуемого состояния окружающей среды экономически рациональными способами.

Существует множество способов очистки промышленных сточных вод:

• Механическая очистка – процеживание и отстаивание. Перед более тонкой очисткой сточные воды процеживают через решетки и сита, которые устанавливают перед отстойниками с целью извлечения из них крупных примесей, которые могут засорить трубы и каналы. Снятые с решеток загрязняющие вещества направляют на переработку и утилизацию. Отстаивание применяют для осаждения из сточных вод грубодисперсных примесей.
• К физико-химическим методам очистки сточных вод относят коагуляцию, флотацию, адсорбцию, ионный обмен, экстракцию, ректификацию, выпаривание, дистилляцию, обратный осмос и ультрафильтрацию, кристаллизацию, десорбцию и др. Эти методы используют для удаления из сточных вод тонкодисперсных взвешенных частиц (твердых и жидких), растворимых газов, минеральных и органических веществ.
• К химическим методам очистки сточных вод относят нейтрализацию, окисление и восстановление. Эти методы связаны с расходом реагентов, поэтому дороги. Их применяют для удаления растворимых веществ и в замкнутых системах водоснабжения. Химическую очистку проводят иногда как предварительную перед биологической очисткой или после нее как метод доочистки сточных вод.
• К биохимическим методам очистки относятся центрифугирование, экстракция, гравитационное уплотнение, вакуумфильтрация, фильтрпрессование, замораживание и др. Наиболее перспективным является центрифугирование с использованием флокулянтов, при помощи его можно достичь эффекта извлечения нефтепродуктов на 85 % и механических примесей на 95 %.
• Термическая очистка заключается в сжигании в открытых амбарах, печах различных типов и получение битуминозных остатков.
• Электрохимическая очистка проводится в электролизерах — устройствах, в которых проводят те или иные процессы электрохимического воздействия на водные растворы. В зависимости от природы процессов, протекающих в таких аппаратах и обеспечивающих извлечение или обезвреживание загрязняющих компонентов, электролизёры бывают следующих типов: элетрофлотаторы, электрокоагуляторы, электродиализаторы и электролизёры для проведения реакций окисления и восстановления.
• Мембранные методы очистки находят в последние время всё большее применение для очистки промышленных сточных вод. Они конкурируют с ионообменными методами очистки и в ряде случаев превосходят их. При очистке большого объёма воды лучше — ионообменный способ очистки, а для малого объёма лучше — мембранный способ очистки. К мембранным относят: обратный осмос, ультрафильтрацию, испарение через мембрану, диализ и диффузионное испарение через мембрану. Выбор метода зависит от размера разделяемых частиц.

Физико-химические методы очистки сточных вод по сравнению с остальными имеют ряд существенных преимуществ:

• есть возможность удаления из сточных вод токсичных, биохимически неокисляемых органических загрязнений;
• достигается более глубокая и стабильная степень очистки;
• меньшие размеры сооружений;
• меньшая чувствительность к изменениям нагрузок;
• возможность полной автоматизации;
• более глубокая изученность кинетики некоторых процессов, а также вопросов моделирования, математического описания и оптимизации, что важно для правильного выбора и расчета аппаратуры;
• методы не связаны с контролем над деятельностью живых организмов;
• возможность рекуперации различных веществ.

К физико-химическим методам относятся и адсорбционные методы, которые широко применяют для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки, а также в локальных установках, если концентрация этих веществ в воде невелика и они биологически не разлагаются или являются сильно токсичными. Применение локальных установок целесообразно, если вещество хорошо адсорбируется при небольшом удельном расходе адсорбента. Адсорбцию используют для обезвреживания сточных вод от фенолов, гербицидов, пестицидов, ароматических нитро соединений, поверхностно-активных веществ (ПАВ), красителей, нефтепродуктов и т. д. Достоинством адсорбционного метода является высокая эффективность, возможность очистки сточных вод, содержащих несколько веществ, а также рекуперации этих веществ. Адсорбционная очистка вод может быть регенеративной, т. е. с извлечением вещества из адсорбента и его утилизацией, и деструктивной, при которой извлеченные из сточных вод вещества уничтожаются вместе с адсорбентом. Эффективность адсорбционной очистки достигает 80—98 % и зависит от химической природы адсорбента, величины адсорбционной поверхности и ее доступности, от химического строения вещества и его состояния в растворе. В качестве сорбента используют активированные (или активные) угли, некоторые органические сорбенты (Shelltic W), синтетические сорбенты, минеральные сорбенты и иногда отходы производства (золу, шлаки, опилки и др.). Минеральные сорбенты — глины, силикагели, алюмогели (активный оксид алюминия) и гидроксиды металлов для адсорбции различных веществ из сточных вод используют мало, так как энергия взаимодействия их с молекулами воды велика — иногда превышает энергию адсорбции, либо их применяют целенаправленно для удаления каких-то конкретных загрязняющих веществ. Так, например сорбент Alumac 320 на основе активированного (активного) оксида алюминия (алюмогеля) эффективно удаляет из воды фторсодержащие примеси и мышьяк.

Наиболее универсальным сорбентом является активированный уголь, однако он должен обладать определенными свойствами:

• должен слабо взаимодействовать с молекулами воды и хорошо с органическими веществами;
• быть относительно крупнопористым (с эффективным радиусом адсорбционных пор в пределах 0,8—5,0 нм), чтобы его поверхность была доступна для больших и сложных органических молекул;
• при малом времени контакта с водой он должен иметь высокую адсорбционную емкость, высокую селективность и малую удерживающую способность при регенерации;
• должен быть прочным, быстро смачиваться водой и иметь определенный гранулометрический состав;
• должен обладать малой каталитической активностью по отношению к реакциям окисления, конденсации и др., так как некоторые органические вещества, находящиеся в сточных водах, способны окисляться и осмоляться;
• должен не уменьшать адсорбционную емкость после регенерации и обеспечивать большое число циклов работы.

Всем этим параметрам полностью соответствует кокосовый активированный уголь Carbonut WT, который поставляет наша компания. Подробное описание этих сорбентов приведены на соответствующих страницах нашего сайта. Кроме того, мы предлагаем уникальный кокосовый сорбент Shelltic W для очистки промышленных, поверхностных, ливневых и хозяйственно-бытовых сточных вод.

Сорбенты — это также большой класс медицинских препаратов, которые способны к выведению из организма самых различных токсических веществ. Еще со времен Гиппократа активированным углем присыпали раны, применяли внутрь, и это оказалось очень эффективным. Затем об этом забыли, и только в начале 30-х годов нынешнего века вернулись к этим препаратам. В 50-х годах наблюдался новый виток развития этого направления. Этому предшествовали исследования греческих ученых, показавшие, что с помощью активированных углей можно эффективно выводить из организма, путем очищения крови, токсические продукты, которые образуются в организме в результате заболеваний, например, почек. Это дало толчок к активному развитию в области сорбентов. Сорбент предупреждает развитие атеросклероза и ишемической болезни сердца. Связывая на своей поверхности желчные кислоты, препятствует перевариванию жиров и способствует их выведению — не ярко выраженный эффект «голодания без голодания». Сорбент эффективен при лечении острых пищевых отравлений, отравлений различными ядами, лекарственными и наркотическими веществами, алкогольно-пищевой перегрузке, абстинентном синдроме, обусловленном наркоманией и алкоголизмом, острых и хронических заболеваниях почек, печени, поджелудочной железы, желудочно-кишечного тракта, аллергических и иммунозависимых заболеваниях (бронхиальная астма, ревматизм, пищевая аллергия, рассеянный склероз, псориаз). Принятый до застолья или сразу после выпивки сорбент способен предотвратить похмельный синдром за счёт связывания избытков алкоголя и выработавшихся в результате приёма алкоголя токсинов. Уже наступившее похмелье можно облегчить приёмом сорбента. В медицине широко используется метод очистки крови, так называемая гемосорбция. Смысл её заключается в том, что кровь человека пропускают через сорбент (поглотитель), извлекающий из неё ряд вредных веществ.

Энтеросорбенты эффективно применяются как для лечения микотоксикозов, так и для их профилактики и активно используются во многих хозяйствах страны. Основным показателем эффективности энтеросорбента является его способность создавать поглощающую поверхность. Самый простой энтеросорбент, типа древесного активированного угля из аптек (карболен) образует поглотительную поверхность в 1,5-2,0 м² на 1 грамм сорбента. Более эффективные сорбенты имеют следующие показатели: Микосорб – 15-20 м²/г, Полифепан – 15-20 м²/г, Полисорб ВП – 150 м²/г. Предлагаемые нашей компанией кокосовые энтеросорбенты Shelltic Es и Shelltic Ep имеют площадь поверхности 800-1000 м²/г, что на сегоднейший день является максимально возможным показателем для сорбентов этого класса. Кроме всего прочего, Shelltic Es и Shelltic Ep — это сорбенты на растительной (органической основе) – скорлупа кокоса, являются полностью натуральными и экологически чистыми продуктами.