Д.Д. Асылханова1, М. Нажипкызы2, А. Нургаин3, А.Р. Сейтказинова4, А.И. Ниязбаева5,
А. А. Зекенова6 С.В. Агасиева7, Г.А. Гудков8

1, 6, 7 Российский университет дружбы народов (Москва, Россия)

1,2,4–6 Казахский национальный университет имени аль-Фараби (г. Алматы, Республика Казахстан)

1–3 Республиканское государственное предприятие на ПХВ Институт проблем горения (г. Алматы, Республика Казахстан)
8 ООО «НПИ ФИРМА «ГИПЕРИОН» (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Среди различных видов сорбентов углеродные сорбенты представляют особый интерес. Это связано с их уникальными физико-химическими свойствами. Одним из важных физических свойств сорбентов – гидрофобность. Они нашли широкое применение для удаления, сбора нефти и нефтепродуктов. В данной работе представлен метод получения наноструктурированной гидрофобной сажи.

Цель работы – получение магнитной наноструктурированной гидрофобной сажи и исследование полученного сорбента для адсорбций нефти на водной поверхности.

Результаты. Сажа – это аморфный углерод, продукт неполного сгорания (в данном случае пропан-бутановой смеси). Синтез осуществлялся при помощи горелок с узкой щелью. Пламя горящей смеси соприкасалось с движущейся металлической поверхностью; осажденную на металлическую поверхность сажу быстро удаляли. Дальше гидрофобную сажу преобразовывали в магнитный материал путем пропитки/нагрева с последующей термообработкой. Магнитные наночастицы (Fe, Co, Ni) наносились на поверхность частиц сажи. Показаны результаты исследования по применению полученной сажи, обладающей гидрофобными свойствами при очистке воды. Такая сажа может обеспечить высокую абсорбцию нефти и способность к регенерации. Сажа с адсорбированной нефтью легко отделялась от водной фазы.

Практическая значимость. Полученные результаты показали, что осаждение этой сажи на волокнистых или высокопористых носителях, таких как пенопласт или губки, может привести к получению недорогих адсорбентов с высокой адсорбционной способностью и легкостью механического разделения после процесса очистки.

Асылханова Д.Д., Нажипкызы М., Нургаин А., Сейтказинова А.Р., Ниязбаева А.И., Алматовна З.А. Агасиева С.В., Гудков Г.А. Применение наноструктурированной гидрофобной сажи для очистки воды // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2022. Т. 14. № 1. С. 13–21. DOI: https://doi.org/10.18127/j22250980-202201-02

1. Madu J.O., Adams F.V., Agboola B.O., Ikotun B.D., Joseph I.V. Purifications of petroleum products contaminated water using modified rice husk ask filters. Materials Today: Proceedings. South Africa. 2021. № 32. P. 599–604.
2. Elanchezhiyan S.S., Meenakshi S. Facile synthesis of metal incorporated chitin for the recovery of oil from oil-in-water emulsion using adsorptive method. J. Clean. Prod. India. 2016. № 139. P. 1339–1350.
3. Song B., Zhu J., Fan H. Magnetic fibrous sorbent for remote and efficient oil adsorption. Mar. Pollut. Bull. 2017. № 120. P. 159–164.
4. Bhushan B. Bioinspired oil–water separation approaches for oil spill clean-up and water purification. Phil. Trans. R. Soc. A. 2019. № 377. P.1–29.
5. Askin S., Kizil S., Sonmez H. B. Creating of highly hydrophobic sorbent with fluoroalkyl silane cross-linker for efficient oil-water separation. Reactive and Functional Polymers. Kocaeli, Turkey. 2021. № 167. P. 1–11.
6. Kudaybergenov K.K, Ongarbayev Е.K., Mansurov Z.А., Doszhanov Y. Study on the effectiveness of thermally treated rice husks for petroleum adsorption. J. Non. Cryst. Solids. Almaty, Kazakhstan. 2012. № 352. P. 2964–2969.
7. Kudaybergenov K.K, Ongarbayev Е.K., Mansurov Z.А. Oil Sorption by Heat-Treated Rice Husks. Journal of Petroleum & J Environmental Biotechnology. Almaty. Kazakhstan. 2015. № 6. P. 1–3.
8. Aliyu U.M., El-Nafaty U. Muhammad I.M. Oil removal from crude oil polluted water using banana peel as sorbent in a packed column. J. Nat. Sci. Res. 2015. № 5. P. 2225–2921.
9. Alaa El-Din G., Amer A.A., Malsh G., Hussein M. Study on the use of banana peels for oil spill removal. Alexandria Engineering Journal. Alexandria, Egypt. 2018. № 57. P. 2061–2068.
10. Cheu S.C., Kong H., Song S. T., Saman N., Johari K., Mat H. High removal performance of dissolved oil from aqueous solution by sorption using fatty acid esterified pineapple leaves as novel sorbents. RSC Adv. Royal Society of Chemistry. Johor, Malaysia. 2016. № 6. P. 13710–13722.
11. Srinivasan A., Viraraghavan T. Removal of oil by walnut shell media. Bioresour. Technol. Saskatchewan, Canada. 2008. № 99. P. 8217–8220.
12. El Gheriany I.A., El Saqa F. A., El Razek Amer A. A., Hussein M. Oil spill sorption capacity of raw and thermally modified orange peel waste. Alexandria Eng. J. Faculty of Engineering, Alexandria University. Egypt. 2020. № 59. P. 925–932.
13. Mansurov Z.A., Nazhipkyzy M., Lesbayev B.T., Prikhodko N.G., Auyelkhankyzy М., Puri I.K. Synthesis of superhydrophobic carbon surface during combustion propane. Eurasian Chem Tech J. Almaty, Kazakhstan. 2012. № 1. P. 9–23.
14. Salzano de Luna M., Sirignano M. Upcycling soot particles into chitosan-based aerogels for water purification from organic pollutants. Journal of Hazardous Materials Letters. Naples, Italy. 2021. № 2. P.100019.
15. Gao Y., Zhou Y. S., Xiong W., Wang M., Fan L., Rabiee-Golgir H., Jiang L., Hou W., Huang X., Jiang L., Silvain J-F., Lu Y. F. Highly efficient and recyclable carbon soot sponge for oil cleanup. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2014. № 6. P. 5924–5929.
16. Li P., Cai Q., Lin W., Chen B., Zhang B. Offshore oil spill response practices and emerging challenges. Mar. Pollut. Bull. NL, Canada. 2016. № 110. P. 6–27.
17. Beshkar F., Khojasteh H., Salavati-Niasari M. Recyclable magnetic superhydrophobic straw soot sponge for highly efficient oil/water separation. J. Colloid Interface Sci. Elsevier Inc. Islamic Republic of Iran. 2017. № 497. P. 57–65.
18. Nazhipkyzy M., Nurgain A., Florent M., Policicchio A., Bandosz T. J. Magnetic soot: Surface properties and application to remove oil contamination from water. J. Environ. Chem. Eng. Elsevier. Almaty, Kazakhstan. 2019. № 7. P. 1–7.
19. Liu S., Xu Q., Latthen S.S., Gurav A. B., Xing R. Superhydrophobic/superoleophilic magnetic polyurethane sponge for oil/water separation. RSC Adv. China. 2015. № 5. P. 68293–68298.
20. Sharma M., Singh G., Vaish R. Diesel soot coated non-woven fabric for oil-water separation and adsorption applications. Sci Rep 9. 2019. № 9. P. 1–11.
21. Zulfiqar U., Hussain Z. S., Subhani T., Hussain I., Habib-ur-Rehman. Mechanically robust superhydrophobic coating from sawdust particles and carbon soot for oil/water separation. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. Pakistan. 2018. № 539. P. 391–398.
22. Xu Y., Wang G., Zhu L., Shen L., Zhang Z., Ren T., Zeng Z., Chen T., Xue Q. Multifunctional superhydrophobic adsorbents by mixed-dimensional particles assembly for polymorphic and highly efficient oil-water separation. Journal of Hazardous Materials. China. 2021. № 407. P. 1–15.