3 SPIS TREŚCI
WPROWADZENIE ... 6
CZĘŚĆ TEORETYCZNA ... 9
1. Wydobycie i skład solanek złożowych ... 9
1.1. Wydobycie odpadowych wód złożowych ... 9
1.2. Skład odpadowych solanek złożowych ... 10
1.2.1. Zawiesiny i osady stałe ... 10
1.2.2. Dodatki chemiczne stosowane w instalacjach napowierzchniowych wspomagające eksploatację złóż węglowodorów ... 11
1.2.3. Naturalnie występujące radionuklidy... 12
1.2.4. Rozpuszczone substancje stałe ... 13
1.2.5. Rozpuszczone i zdyspergowane substancje ropopochodne ... 13
1.2.6. Rozpuszczone gazy ... 16
Podsumowanie rozdziału ... 17
2. Zagospodarowanie solanek złożowych ... 19
2.1. Odprowadzanie do napowierzchniowych zbiorników wodnych (rzek, jezior, mórz) czyli zrzuty do środowiska ... 19
2.2. Odprowadzanie solanek do zbiorników/stawów ewaporacyjnych ... 20
2.3. Utylizacja wód złożowych z odzyskiem surowców chemicznych ... 21
2.4. Zatłaczanie odpadowych solanek do horyzontów chłonnych ... 21
2.5. Ponowne użycie wód złożowych do celów przemysłu naftowego ... 24
2.6. Zastosowanie wód złożowych do nawadniania pól i innych celów agrarnych ... 25
2.7. Pozostałe przemysłowe zastosowania wód złożowych ... 26
Podsumowanie rozdziału ... 26
3. Przegląd typowych metod oczyszczania wód złożowych ... 27
3.1. Rola systemu oczyszczania wód złożowych w instalacji napowierzchniowej na kopalni ropy naftowej ... 27
3.2. Systemy oczyszczania wód złożowych - ogólna charakterystyka ... 28
3.2.1. Separatory grawitacyjne i koalesencyjne ... 28
3.2.2. Koagulacja i flokulacja ... 29
3.2.3. Filtracja ... 30
3.2.4. Flotacja ... 30
3.2.5. Złoża adsorpcyjne ... 31
3.2.6. Procesy membranowe ... 32
3.3. Przykłady instalacji do oczyszczania wód złożowych ... 34
Podsumowanie rozdziału ... 37
4 4.1. Przegląd sorbentów stosowanych do usuwania ropopochodnych ze środowiska wodnego 38
4. 2. Wpływ parametrów fizykochemicznych sorbentu na jego właściwości sorpcyjne ... 41
4.3. Metody modyfikacji powierzchni sorbentów ... 44
4.3.1. Problemy terminologii w materiałach modyfikowanych nanocząstkami ... 47
4.4. Modelowanie procesów adsorpcji ... 48
Podsumowanie rozdziału ... 54
5. Filtracja jako sposób usuwania ropopochodnych ... 55
5. 1. Mechanizm rozdziału mieszanin woda-ropa w złożach filtracyjnych ... 55
5.2. Efektywność filtrów na bazie włókien roślinnych w usuwaniu węglowodorów ... 58
5.3. Modelowanie procesu filtracji zaolejonych solanek – krzywe przebicia złoża adsorpcyjnego ... 62
Podsumowanie rozdziału ... 66
CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA ... 67
Zakres badań ... 67
6. Materiały i metody badań ... 69
6.1. Materiały ... 69
6.1.1. Włókna słonecznikowe ... 69
6.1.2. Nanokrzemionka ... 70
6.1.3. Ropa naftowa ... 71
6.1.4. Odczynniki pomocnicze ... 72
6.1.5. Preparatyka materiałów hybrydowych... 72
6.1.5.1. Wytwarzanie materiału hybrydowego nanokrzemionka-biosorbent metodą rozpylania ... 72
6.1.5.2. Wytwarzanie materiału hybrydowego nanokrzemionka-biosorbent metodą zanurzeniową ... 73
6.2. Metody badawcze ... 74
6.2.1. Metody badawcze wykorzystane do charakterystyki fizykochemicznej surowych i modyfikowanych włókien słonecznika ... 74
6.2.1.1. Badanie morfologii powierzchni surowych i modyfikowanych włókien słonecznika ... 75
6.2.1.2. Skład chemiczny powierzchni materiału (obecność grup funkcyjnych) ... 76
6.2.1.3. Charakterystyka teksturalna sorbentu ... 76
6.2.1.4. Skład pierwiastkowy (zawartość węgla, wodoru, siarki i azotu) ... 76
6.2.1.5. Ocena stabilności termicznej ... 77
6.2.1.6. Zwilżalność powierzchni ... 77
6.2.1.7. Pomiar gęstości nasypowej oraz zawartości popiołu. ... 78
5
6.2.2.1. Kinetyka sorpcji ... 78
6.2.2.2. Parametry równowagowe procesu adsorpcji ... 79
6.2.2.3. Badanie efektywności usuwania ropopochodnych z zaolejonych solanek na złożach adsorpcyjnych ... 79
6.2.2.4. Opracowanie metodyki oznaczania indeksu oleju mineralnego (IOM) i zawartości wybranych indywidualnych węglowodorów metodą chromatografii gazowej z detekcją płomieniowo-jonizacyjną (GC-FID) ... 80
6.2.2.4.1. Pobieranie próbek ... 81
6.2.2.4.2. Transport i przechowywanie próbek ... 81
6.2.2.4.3. Przygotowanie próbek do analizy ... 81
6.2.2.4.4. Pomiar zawartości ropopochodnych z zastosowaniem chromatografii gazowej .... 82
Wyniki badań i ich omówienie ... 88
7. Charakterystyka fizykochemiczna niemodyfikowanych włókien słonecznika i wytworzonych na ich bazie materiałów hybrydowych ... 88
7.1. Badanie morfologii powierzchni surowych i modyfikowanych włókien słonecznika ... 88
7.2. Skład chemiczny powierzchni materiału (obecność grup funkcyjnych) ... 91
7.3. Charakterystyka teksturalna sorbentu ... 96
7.4. Skład pierwiastkowy (zawartość węgla, wodoru, siarki i azotu) ... 104
7.5. Ocena stabilności termicznej ... 105
7.6. Zwilżalność powierzchni ... 107
7.7. Gęstość nasypowa oraz zawartość popiołu ... 108
8. Badanie parametrów kinetycznych i równowagowych procesu adsorpcji ... 109
8.1. Parametry kinetyczne procesu adsorpcji ... 109
8.2. Badanie parametrów równowagowych procesu adsorpcji toluenu i ropy naftowej na surowym i modyfikowanym miękiszu słonecznikowym ... 122
9. Badanie dynamiki procesu sorpcji w kolumnie z nieruchomym złożem sorbentu ... 132
9.1. Wpływ parametrów operacyjnych na efektywność usuwania ropopochodnych z wody na złożach adsorpcyjnych ... 132
9.2. Analiza przydatności uproszczonych modeli adsorpcji do przewidywania krzywych przebicia zaolejonej solanki ... 144
10. Wnioski ... 151
Streszczenie ... 153
Abstract ... 154
