EFFECT OF PLASMA TREATMENT ON SORPTION CHARACTERISTICS OF AN ALTERNATIVE SORPTION MATERIAL FOR OIL AND EFFECTIVENESS OF REMOVING HYDROCARBON FILMS FROM WATER SURFACES
BFYPYR
DOI:
https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2026.02.031Keywords:
mandarin peel, high-frequency, low-pressure capacitive plasma, modification, oil, water spill, cleanup.Abstract
The possibility of using native and modified tangerine peel as alternative oil sorbents for removing oil films from water surfaces was investigated. Some physicochemical properties of native dried crushed tangerine peel and the fractional composition of the latter, used in further experiments, were determined. The values of maximum water absorption, as well as the maximum oil capacity of tangerine peel in relation to oils of Devonian and Carboniferous deposits, determined under static and dynamic conditions, were calculated. The studied alternative sorption materials were processed in a flow of high-frequency capacitive plasma of low pressure with varying power supplied to the plasma torch electrodes. The advantages of this modification method over other methods are presented. It was determined that treatment of the studied sorption material with low-pressure plasma contributes to a slight increase in the values of maximum oil capacity and a decrease in water absorption. Using Fourier transform infrared spectroscopy and permittivity analysis, we demonstrated an increase in the hydrophobic properties of mandarin peels treated with low-pressure plasma in a methane atmosphere, leading to an increase in the number of methyl and methylene groups on the surface of the sorption material. Studies were conducted on the removal of oil films from water surfaces using native and modified mandarin peel samples. It was shown that treatment with high-frequency, low-pressure plasma increases the efficiency of oil removal from the water surface and reduces water absorption due to the hydrophobicity of the sorption material surface. It was found that with increasing plasma torch electrode power, the maximum oil capacity and oil film removal efficiency from the water surface increase, while water absorption decreases.
References
Габдрахманов Т.Ф., Афанасьев И.А., Фролов Ю.А. Аварийные разливы нефти и особенности их ликвидации // Нефтегазовое дело. 2017. Т. 15. № 1. С. 231–235.
Cohen M.A. Water pollution from oil spills // Encyclopedia of Energy, Natural Resource, and Envi-ronmental Econo¬mics (Second Edition). 2025. Vol. 3. P. 89–96. DOI: 10.1016/B978-0-323-91013-2.00039-3.
Захматов В.Д., Онов В.А., Щербак Н.В. Лока-лизация и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов // Проблемы управления рисками в техносфере. 2019. № 2. С. 64–73.
Караев С., Шыхалиев К. Экологические про-блемы транспортировки нефти и нефтепродуктов и новые методы очистки водной поверхности от нефти и нефтепродуктов; Ганновер: ЕАЕН. 2014. С. 5–45.
Bhattacharjee S., Dutta T. An overview of oil pollution and oil-spilling incidents // Advances in Oil-Water Separation. 2022. P. 3–15. DOI: 10.1016/B978-0-323-89978-9.00014-8.
Anikiev V.V., Mishukov V.F., Moiseevsky G.N., Tkalin A.V. The effect of oil films on water evaporation and oxygen content in sea water // Geo Journal. 1988. Vol. 16. № 1. P. 19–24.
Đorđević M., Šabalja Đ., Mohović Đ., Brčić D. Optimisation methodology for skimmer device selection for removal of the marine oil pollution // Journal of Ma-rine Science and Engineering. 2022. Vol. 10. № 7. Arti-cle 925. P. 1–16. DOI: 10.3390/jmse10070925.
Balasubramani S., Raj G.A.S., Ragavan D.B., John J.J., Ramakrishnan T., Kumar S.D. Design and fabrication of oil skimmer and water waste collecting robot // AIP Conference Proceedings. 2025. Vol. 3204. № 1. Article 030014. DOI: 10.1063/5.0246711.
Adofo Y.K., Nyankson E., Agyei-Tuffour B. Dis-persants as an oil spill clean-up technique in the marine environment: A review // Heliyon. 2022. Vol. 8. № 8. Arti-cle e10153. P. 1–19. DOI: 10.1016/j.heliyon.2022.e10153.
Yang Y., Li J., Liang Y., Zheng D., Jing G., Liu Y., Guo M. Application of flocculant and coagulant in treatment of oily pollutants: a mini review // Petroleum Science and Techno¬logy. 2025. Vol. 43. № 9. P. 913–929. DOI: 10.1080/10916466.2024.2307412.
Dave D.A.E.G., Ghaly A.E. Remediation tech-nologies for marine oil spills: A critical review and com-parative analysis // American Journal of Environmental Sciences. 2011. Vol. 7. № 5. P. 423–440.
Sharma V., Ramish A., Sahu O. Oil spill recov-ery techniques in petroleum industry: A review on treat-ment process // Journal of Oil, Gas and Petrochemical Sciences. 2021. Vol. 3. № 1. P. 1–5. DOI: 10.30881/jogps.00029.
Ветрова А.А., Иванова А.А., Филонов А.Е., Забелин В.А., Гафаров А.Б., Нечаева И.А., Пунтус И.Ф., Боронин А.М. Биодеструкция нефти отдельны-ми штаммами и принципы составления микробных консорциумов для очистки окружающей среды от углеводородов нефти // Известия Тульского государ-ственного университета. Естественные науки. 2013. № 2–1. С. 241–257.
Gote M.G., Dhila H.H., Muley S.R. Advanced synthe¬tic and bio-based sorbents for oil spill clean-up: a review of novel trends // Nature Environment and Pol-lution Technology. 2023. Vol. 22. № 1. P. 39–61. DOI: 10.46488/NEPT.2023.v22i01.004.
Haridharan N., Sundar D., Kurrupasamy L., Anandan S., Liu C.H., Wu J.J. Oil spills adsorption and cleanup by polymeric materials: A review // Polymers for Advanced Technologies. 2022. Vol. 33. № 5. P. 1353–1384. DOI: 10.1002/pat.5636.
Chau M.Q., Truong T.T., Hoang A.T., Le T.H. Oil spill cleanup by raw cellulose-based absorbents: a green and sustainable approach // Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. 2025. Vol. 47. № 1. P. 8269–8282. DOI: 10.1080/15567036.2021.1928798.
Hailan S.M., Krupa I., McKay G. Removal of oil spills from aqueous systems by polymer sorbents // International Journal of Environmental Science and Technology. 2025. Vol. 22. № 5. P. 3833–3854. DOI: 10.1007/s13762-024-05959-0.
Ouyang D., Lei X., Zheng H. Recent advances in biomass-based materials for oil spill cleanup // Na-nomaterials. 2023. Vol. 13. № 3. Article 620. P. 1–37. DOI: 10.3390/ nano13030620.
Olalekan A.A., Oluwatoyin A.O. Adsorption of crude oil spill from aqueous solution using agro-wastes as adsorbents // Journal of Scientific Research and Re-ports. 2021. Vol. 27. № 4. P. 27–52. DOI: 10.9734/JSRR/2021/V27I430376.
Wolok E., Barafi J., Joshi N., Girimonte R., Chakraborty S. Study of bio-materials for removal of the oil spill // Arabian Journal of Geosciences. 2020. Vol. 13. № 23. Article 1244. P. 1–11. DOI: 10.1007/s12517-020-06244-3.
Шайхиев И.Г., Шайхиева К.И., Свергузова С.В., Дебердеев Т.Р. Использование отходов от пе-реработки злаковых культур для удаления разливов углеводородов с водной поверхности. 1. Пшеничная и рисовая солома (обзор мировой литературы) // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2024. № 9. С. 11–22. DOI: 10.31044/1994-6260-2024-0-9-11-22.
Шайхиев И.Г., Шайхиева К.И., Свергузова С.В., Дебердеев Т.Р. Использование отходов от пе-реработки злаковых культур для удаления разливов углеводородов с водной поверхности 2. Ячменная и кукурузная солома (обзор мировой литературы) // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2024. № 10. С. 27–36. DOI: 10.31044/ 1994-6260-2024-0-10-27-36.
Шайхиев И.Г., Шайхиева К.И., Свергузова С.В., Дебердеев Т.Р. Использование отходов от пе-реработки злаковых культур для удаления разливов углеводородов с водной поверхности 3. Плодовые оболочки зерен пшеницы и риса (обзор мировой и отечественной литературы) // Все материалы. Эн-циклопедический справочник. 2025. № 2. С. 2–12. DOI: 10.31044/1994-6260-2025-0-2-2-12.
Шайхиев И.Г., Шайхиева К.И., Свергузова С.В., Дебердеев Т.Р. Использование отходов от пе-реработки злаковых культур для удаления разливов углеводородов с водной поверхности 4. Плодовые оболочки зерен ячменя, овса и гречихи (обзор ми-ровой и отечественной литературы) // Все материа-лы. Энциклопедический справочник. 2025. № 3. С. 8–17. DOI: 10.31044/1994-6260-2025-0-3-8-17.
Шайхиев И.Г., Бадртдинова Г.М., Чаптарова Е.А., Санатуллова З.Т., Резапова Н.В. Влияние кис-лотной модификации сердцевины початков кукуру-зы (Zea mays) на удаление пленок нефти с водной поверхности // Сетевое издание «Нефтегазовое де-ло». 2025. № 1. С. 1–20. DOI: 10.17122/ogbus-2025-1-6-25.
Шайхиев И.Г., Санатуллова З.Т., Шайхиева К.И., Замилова Д.А., Фадеева М.А. Альтернативный нефтесорбент для удаления разливов углеводоро-дов с водной поверхности // Проблемы сбора, под-готовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2023. № 6 (146). С. 146–158.
Шайхиев И.Г., Степанова С.В., Шайхиева К.И., Мавлетбаева А.И. Исследование отхода от пе-реработки сахарной свеклы в качестве сорбционно-го материала минеральных масел // Вестник техно-логического университета. 2015. Т. 18. № 17. С. 258–261.
Шайхиев И.Г., Степанова С.В., Шайхиева К.И., Мавлетбаева А.И. Исследование возможности использования жома сахарной свеклы в качестве сорбционного материала легких нефтепродуктов // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18. № 13. С. 246–248.
Ferreira P.S., Scopel E., Pinto L.O., Rezende C.A. Hydrophobic and robust sugarcane bagasse-based biosorbents for oil spill cleanup: synergy of hydrother-mal treatment and cellulose nanofibril reinforcement // ACS Sustainable Resource Ma¬nagement. 2025. Vol. 2. № 5. P. 853–863. DOI: 10.1021/ acssusresmgt.5c00110.
Шайхиев И.Г., Хаматгалимова Д.Н., Деберде-ев Т.Р., Свергузова С.В. Кора деревьев – перспектив-ный сорбционный материал для извлечения угле-водородов из водных сред (обзор мировой и отече-ственной литературы) // Все материалы. Энциклопе-дический справочник. 2024. № 2. С. 10–20. DOI: 10.31044/1994-6260-2024-0-2-10-20.
Зарипова А.Р., Хаматгалимова Д.Н., Шайхи-ев И.Г. Исследование коры дуба черешчатого (Quercus robur) в качестве сорбционного материала для удаления плёнок нефти с водной поверхности // Вестник Поволжского государственного технологи-ческого университета. Серия: Лес. Экология. Приро-допользование. 2023. № 4 (60). С. 50–62. DOI: 10.25686/2306-2827.2023.4.50.
Stepanova S.V., Alekseeva A.A., Khafizova L.Y. Technological recommendations for the use of leaf litter based adsorption material to remove an oil slick from water bodies surface // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 791. № 1, Article 012076. P. 1–9. DOI: 10.1088/1757-899X/791/1/012076.
Svyatchenko A.V., Sverguzova S.V., Fomina E.V., Shaikhiev I.G. Using leaves and needles of trees as sorption materi-als for the extraction of oil and petroleum products from solid and water surfaces // Environmental and Construction Engineering: Reali-ty and the Future. Lecture Notes in Civil Engineering. 2021. Vol. 160. Р. 299–306. DOI: 10.1007/978-3-030-75182-1_40.
Шайхиев И.Г., Степанова С.В., Шайхиева К.И. Исследование хвои сосновых деревьев в качестве сорбционных материалов для удаления нефти и масел с водной поверхности // Вестник Казанского технологического университета. 2017. Т. 20. № 3. С. 183–186.
Мурашко Е.Э., Санатуллова З.Т., Шайхиев И.Г., Садыкова С.В. Влияние параметров обработки ВЧ плазмой пониженного давления на нефте- и во-допоглощение компонентов Larix sibirica // Вестник технологического университета. 2017. Т. 20. № 17. С. 121–126.
El-Din G.A., Amer A.A., Malsh G., Hussein M. Study on the use of banana peels for oil spill removal // Alexandria Engineering Journal. 2018. Vol. 57. № 3. P. 2061–2068. DOI: 10.1016/j.aej.2017.05.020.
Dawodu F.A., Abonyi C.J., Akpomie K.G. Feld-spar-banana peel composite adsorbent for efficient crude oil removal from solution // Applied Water Sci-ence. 2021. Vol. 11. № 1. Article 3. P. 1–10. DOI: 10.1007/s13201-020-01335-8.
El Gheriany I.A., El Saqa F.A., Amer A.A.E.R., Hussein M. Oil spill sorption capacity of raw and ther-mally modified orange peel waste // Alexandria Engi-neering Journal. 2020. Vol. 59. № 2. P. 925–932. DOI: 10.1016/j.aej.2020.03.024.
Abubakar A.M., Diriki H.D., Umdagas L.B., Muk-wana K.C., Bhutto A.A. Sigma XL optimisation of oil spill removal from water using orange peels bio-adsorbent // Malaysian Journal of Chemical Engineering and Tech-nology. 2024. Vol. 7. № 2. P. 131–158. DOI: 10.24191/mjcet.v7i2.1357.
Zou J., Liu X., Chai W., Zhang X., Li B., Wang Y., Ma Y. Sorption of oil from simulated seawater by fatty acid-modified pomelo peel // Desalination and Water Treatment. 2015. Vol. 56. № 4. P. 939–946. DOI: 10.1080/19443994.2014.941302.
Kumar H., Bhardwaj K., Sharma R., Nepo-vimova E., Kuča K., Dhanjal D.S., Verma R., Bhardwaj P., Sharma S., Kumar D. Fruit and vegetable peels: utiliza-tion of high value horticultural waste in novel industrial applications // Molecules. 2020. Vol. 25. Article 2812. P. 1–21. DOI: 10.3390/molecules2.
Gonzatto M., Santos J.S. Introductory chapter: world fruit crops production and research // Fruit Crops Science – Ecophysiological and Horticultural Perspec-tives. 2025. Chapter 1. P. 3–10. DOI: 10.5772/intechopen.10060.17.
ГОСТ 16190-70. Адсорбенты. Метод опреде-ления насыпной плотности. М. : Издательство стан-дартов, 1970. 7 с.
Каменщиков Ф.А. Удаление нефтепродуктов с водной поверхности и грунта / Ф.А. Каменщиков, Е.И. Богомольный. М. : Институт компьютерных ис-следований; Ижевск : Регулярная и хаотическая ди-намика, 2006. 525 с.
ГОСТ 12597-67. Адсорбенты. Метод опреде-ления массовой доли воды в активных углях и ката-лизаторах на их основе. М. : Издательство стандартов, 1989. 6 с.
ГОСТ 11022-95. Топливо твердое мине-ральное. Методы определения зольности. М. : Стан-дартинформ. 2006. 8 с.
Шайхиев И.Г., Низамов Р.Х., Абдуллин И.Ш., Фридланд С.В. Модификация альтернативного сор-бента плазменной обработкой для увеличения нефтеемкости и гидрофобности // Защита окружаю-щей среды в нефтегазовом комплексе. 2010. № 4. С. 24–27.
Шайхиев И.Г., Фазуллина З.Т., Абдуллин И.Ш., Гафаров И.Г. Влияние обработки ВЧ-плазмой пониженного давления на эффективность удаления отходом валяльно-войлочного производства с вод-ной поверхности масла ТП-22 // Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 19. С. 42–48.
Шайхиев И.Г., Хасаншина Э.М., Абдуллин И.Ш., Степанова С.В. Влияние плазменной обработ-ки льняной костры на удаления розливов девонской нефти с водной поверхности и гидрофобные харак-теристики // Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 8. С. 165‒171.
Rutscher A., Lofhagen D., Sigeneger F. [et al.]. Low tem-perature plasmas ‒ fundamentals, technologies and techniques. Weinheim : Wiley-VCH, Berlin, Germany, 2008. Vol. 1. 945 p.
Велихов Е.П. Физические явления в газо-разрядной плазме: Учебное руководство / Москва : Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1987. 159 с.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2026 Karina I. Shaikhieva, Zemfira T. Sanatullova, Albert A. Khubatkhuzin, Renat M. Vakhidov
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
.
This work is licensed under a 
