Это стало возможным благодаря использованию керамических материалов из атомной отрасли.
Ученые Уральского федерального университета разработали технологию, которая позволяет фильтровать загрязненную нефтью воду, чтобы затем вновь использовать ее на нефтяных месторождениях. На данный момент в Екатеринбурге полным ходом идет тестирование экспериментальной установки, которая может радикальным образом изменить процесс добычи нефти, сделав его более эффективным и экологичным. Впрочем, как показала практика, спектр применения такой технологии может быть гораздо шире — вплоть до извлечения белка из молочной сыворотки и даже получения новым способом сухого молока.
«Одна из главных проблем современной нефтедобычи в том, что после откачки нефтесодержащей жидкости из скважин и первого отбора из нее нефти остается очень большой объем загрязненной воды, — говорит один из разработчиков Вячеслав Еременко. — Затем эту воду нельзя просто вернуть в скважину, поскольку для этого она должна быть очищена до определенного уровня. И тут возникает сразу две проблемы. Первая состоит в том, что полученную воду нужно куда-то деть. Также необходимо привезти новую партию чистой воды, чтобы продолжать нефтедобычу. Наша технология позволяет сделать производственный цикл замкнутым и многократно использовать имеющуюся воду».
По словам Вячеслава Еременко, важнейшая изюминка разработки — технология так называемой тангенциальной фильтрации с использованием керамических фильтров. Фильтр представляет собой трубку, в которую подается загрязненная жидкость. В процессе прохождения через трубку чистая вода стекает по ее внешним стенкам, а загрязненная проходит внутри. Такие изделия из керамики уже давно используются в атомной отрасли и зарекомендовали себя с самой лучшей стороны. Размер отверстий подобного фильтра составляет от 1 мкм до 1 нм. В первом случае мы имеем мембрану с порами, каждая из которых в 1 000 раз меньше толщины человеческого волоса. Отдельные модификации могут быть еще меньше — до 1 млн толщины волоса (1 нм).
Принцип работы установки следующий. Загрязненная жидкость с помощью насосов поступает в контур из труб и резервуара с керамическими фильтрами. Пройдя через камеру с фильтрами, загрязненная вода вновь попадает в контур и после определенного числа циклов выводится в отдельную емкость. Фактически это уже будет нефть. В другую емкость отводится очищенная вода, которую можно вновь закачивать в нефтяные скважины.
«У тангенциального режима фильтрации существует несколько важных отличительных особенностей относительно тупиковой фильтрации, — говорит Александр Черепанов. — Ключевое отличие в том, что поток фильтруемой жидкости движется параллельно фильтрующей поверхности, в то время как поток фильтрата движется перпендикулярно этой поверхности. Это позволяет значительно увеличить время между регенерациями мембраны чистящими средствами, так как загрязнения осаждаются на поверхность гораздо медленнее».
Тонкопористые керамические мембраны, используемые в фильтрах, изготавливаются методом спекания при сверхвысоких температурах металлокерамических материалов. Для спекания применяются диоксид титана, оксид алюминия, диоксид циркония и другие керамические и металлические порошки в разных сочетаниях. Процесс спекания происходит при температуре более 1 600 градусов. Применение керамических мембран в роли фильтрующего элемента обеспечивает сразу ряд важных преимуществ: возможность изготовления мембраны с порами очень небольших размеров, высокая стойкость в широком диапазоне pH, высокая термическая устойчивость, устойчивость к абразивным частицам, а также высокая механическая прочность и простота очистки.
Технология тангенциальной фильтрации на керамических фильтрах позволяет эффективно разделять потоки подавляющего большинства жидких материалов для их очистки или выделения полезных веществ с целью их дальнейшего использования. Описанные выше преимущества делают крайне эффективным ее применение для утилизации жидких отходов различных предприятий.
Данная технология является перспективной для предприятий, стоки которых содержат загрязняющие вещества в виде взвешенных частиц. Обработка стоков таким методом позволяет полностью очищать жидкости от нежелательных примесей и приводить их концентрацию до заданных экологических норм. Использование керамики дает возможность работать с широким диапазоном жидкостей разной кислотности и температуры — от отходов сельского хозяйства до отходов нефтяных компаний и некоторых расплавов.
«Мы провели ряд экспериментов по работе с творожной сывороткой на предприятиях Свердловской области, — говорит Александр Черепанов. — Сыворотка считается отходом производства творога. Применение фильтрации на тангенциальных керамических фильтрах позволяет выделить из сыворотки остаточный белок и вернуть его в процессы производства. Это помогает не только снизить опасность стоков молочного завода, но и приносит прибыль предприятию за счет увеличения объемов продукции».
Просмотров: 2072
Автор: Редакция JustMedia.ru
