吸附剂在石油泄漏处理中的应用.docx

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1、吸附剂在石油泄漏处理中的应用姜伟;屈撑囤;范代娣;张博【摘 要】石油是现代工业进展的重要能源。原油在开采以及运输过程中造成的漏油事故和石油产品的泄漏对环境产生了严峻污染。特别是近几年来，溢油事故频繁发生，这对生态环境是一个严峻的挑战，因此，争论开发高效、低本钱和可循环使用、亲油疏水的吸油材料对环境的保护具有重要意义，本文介绍了三大类吸油材料： 自然无机物、自然有机物和高吸油树脂吸油材料，分别对其在溢油水处理方面中的 应用做了概述。%Oil is an important energy in the development of the modern industry. Oil-spill an

2、d the leakage of petroleum products causedin the process of exploitation and transportation of crude oil has caused serious environment pollution. Especially in the recent years, oil-spill accidents occurred frequently, this is a serious challenge to the ecological environment. Therefore, the develo

3、pment of oil sorbents with high capacity, low cost, reusable materials, hydrophobic and hydrophilic materials is great significant for environmental protection. Three types of oil absorption material, natural inorganic, natural organic matter and high oil absorption resin, and the application in the

4、 oil-spill water were introduced, respectively.【期刊名称】广州化工【年(卷),期】2023(000)021【总页数】5 页(P38-42)【关键词】溢油;吸油材料;应用【作 者】姜伟;屈撑囤;范代娣;张博【作者单位】西北大学化工学院，陕西 西安 710000;西安石油大学陕西省油气田环境污染把握技术与储层保护重点试验室，陕西 西安 710000;西北大学陕西省可降解生物医用材料重点试验室，陕西 西安 71000;西北大学化工学院，陕西 西安710000【正文语种】中 文【中图分类】TE991.2石油是人类生存和进展最重要的能源，在石油开采和运输过

5、程中，石油泄漏事故不仅造成了能源的铺张，对环境也造成了严峻的污染13，因此，阻挡石油泄漏和清理漏油对环境保护和节约能源具有格外重要的意义4。用来处理石油和石油产品泄漏事故的方法有机械方法，化学方法，物理化学法和生 物法。然而，从经济的角度来讲，最可取的方法是能够收集和利用这些溢出的产品。从这方面来讲，使用廉价和高性能吸附剂被证明是最好的解决方法。对溢油水的吸附法处理，主要是利用亲油性材料的物理及化学吸附性能，吸附含溢油水中的溶解油和其他污染物的过程。吸附法对去除的一些大分子有机污染物的处理效果尤为显著，经处理后的水水质好且比较稳定，因而吸附法在溢油水处理中有着不行取代的作用。吸附剂是吸附过程的

6、重要物质根底，依据不同的溢油水处理工艺和经济性要求，可以承受不同类型的吸附剂。对这些吸附剂的主要要求是:单位面积石油污染中够吸取大量的石油;具有高吸油性和低吸水性;具有松散的密度，能在水中保持尽可能长的时间;吸取率尽可能的高。表 1 吸油材料的分类及其性能 Table 1 The classification and performance of oil absorption materials 吸油材料 种类 吸油机理 优点 缺点无机类无粉石机煤墨盐灰毛细作血用管材格速度料便快易宜，得，吸价油可体力比较漂积较困浮大低难型 ，吸性 再油差能生，稻米壳有天机然物小玉甘芋麦米蔗叶秸秸渣 秆秆毛细作

7、血用管材价油生料 物格速容 降便度易 解宜快得，到吸可，对较择性油低能，的较油吸 差水收率选泥炭等续表 1 化有学机合类成丙烯烯烃酸类类树树脂脂毛细作血用管油好且，吸水吸油选 速油择 率量快性大价难格生物相降对解较高，目前，常用的吸油材料按材质分，主要有无机吸油材料、自然有机吸油材料和化学合成有机吸油材料。表 1 总结了不同材质吸油材料的吸油机理、性能指标以及它们各自的优缺点。1 无机吸油材料的应用无机类吸油材料来源比较广泛，制备方法简洁，吸油倍率高5。但是由于其本身的特点，一般并不适合单独作为吸取溢油的材料，一般与有机物结合作为填充材料，制成复合型无机吸油材料，或者是直接对无机物自身进展改性

8、，从而到达对溢油的吸取作用。图 1 呈现了无机吸油材料的吸油机理6。图 1 无机吸油材料吸油原理 Fig.1 The oil absorption principle of mineral oil absorption material1.1 无机盐类吸油材料无机盐是一种固体物质，用无机盐作为吸油材料，其外表的润湿性是一个很重的特种78。Manoj 等9通过用棕榈酸对碳酸镁进展改性处理，合成一种粉末吸油材料，通过测试，这种吸油材料的水接触角为(1541)，说明是一种超疏水的材料。对油的吸附力气见表 2。合成的碳酸钙粉末吸油材料可以循环利用 3 次以上。表 2 改性碳酸钙对不同油类型的吸附力气

9、Table 2 The adsorption capacity of modified calcium carbonate with different oil type 油类型 吸附力气/(g/g)原油 3.593 柴油 3.017 煤油 3.350Manoj 等10还通过棕榈酸与硫酸钡的交联作用，对硫酸钡进展改性，合成一种粉末状的吸油材料，通过 XRD 和 FTIR 争论说明，合成的硫酸钡粉末对水的接触角为(1521)，对油的最大接触角为(61)，是一种高疏水亲油性吸油材料， 对油的吸附力气见表 3。表 3 改性硫酸钡对不同油类型的吸附力气 Table 3 The adsorption c

10、apacity of modified barium sulfate with different oil type 油类型 饱和吸油力气/(g/g)原油 0.683 柴油 0.402Tina 等11使用脂肪酸对碳酸钙进展改性处理，合成了一种无毒害、环境友好型的碳酸钙粉末吸油材料，通过配置不同不同比例的油水混合物，争论其对油的吸附力气，结果说明，合成的这种碳酸钙粉末吸油材料对柴油和原油的吸附力气都可以到达 95%以上。1.2 石墨类吸油材料石墨是一种独特的二维构造材料，有一个个碳原子层构建成的碳基材料，是最近公 认的解决石油污染和吸附方面问题优秀的潜在材料 1213。Shervin 等14 通

11、过一步亚铁离子的协同效应，氧化复原石墨烯层，酸处理碳纳米管，以此削减使 用刺激性化学物质来氧化复原石墨烯，从自然石墨矿石中合成了一种绿色的石墨烯 碳纳米管气凝胶三维网络构造的吸油材料。这种材料在去除石油类产品、动植物油 和有机物类产品中呈现出了突出的吸附力气，特别是在持续真空条件下，在静态的 油水系统中，在很短的时间内，对油的吸附力气能到达 28 L/g。对今后去除油和有机物的污染具有良好的应用前景。清华大学的周伟等15对膨胀石墨与聚氨酯 PV02 型的吸油力气进展了比照争论。结果见表 4。从表中可以明显看出，膨胀石墨的吸水力气明显低于 PV02， 而吸油力气明显优于 PV02，是一种亲油疏水

12、的吸油材料。表 4 吸油力气比照 Table 4 Oil absorption capacity comparison 材型 油种 海水吸水量自来水 力吸/(油 g 能/g)20 号轻柴油 0.4 0.3 42 膨胀石墨 1 1 55 号号机汽油油 00.44 00.44 43 59 20 号重油 0.4 0.6 82 20 号轻柴油 1.2 1.1 19 PV0211 55 号号机汽油油 11.22 11.22 22 10 20 号重油 1.4 1.3 32王子涛等16以自然石墨为原材料，将制备好的氧化石墨烯掩盖在三聚氰胺海绵外表，制成了复原氧化石墨烯基三聚氰胺海绵(RGOME)。争论结果说

13、明， RGOME 具有疏水超亲油性，对油类的吸取力气可达 56 127 g/g，具有良好的循环使用性能，特别是对甲苯和煤油的吸附，循环使用 10 次后，吸附量变化幅度均小于 6%。1.3 粉煤灰类吸油材料图 2 粉煤灰合成亲油疏水沸石示意图 Fig.2 Fly ash composite oilwet hydrophobic zeolite粉煤灰主要是煤燃烧后的一种副产品，是一种廉价易得材料，这种材料经过改性后， 可以用来制作成很多种其他材料，如用来生产水泥 17、制砖和离子交换 18 等。由于粉煤灰具有亲油疏水的特点，也可以被制成吸油材料。Tamilselvan 等19经过两步处理，用粉煤灰

14、制成里一种高外表积的沸石，其合成过程见图2。先用碱对粉煤灰进展处理转换成沸石，它的外表积可到达 404 m2/g，然后，在材料外表加上 147高接触角的疏水官能团，这样就可以漂移在油水混合物外表。实验争论说明，参与的疏水官能团不同，它的吸油能在 1 1.2 g/g 之间，其吸油力气是所用粉煤灰自身重量的 5 倍，这种经过改性的粉煤灰吸油材料是一种经济的吸附剂，可以用来 清理大规模的石油泄漏。Karakasi 等20为了争论高钙粉煤灰的吸油能了，分别制备了一种高含钙的粉煤灰(AD)和一种高含硅的粉煤灰(M)进展了比照试验，争论其对燃料油、轻质循环油和伊朗原油的吸附力气，在枯燥环境下，24 小时后

15、 AD 的吸油力气在 0.7 0.9g/g 之间，M 的吸油力气在 0.5 0.6 g/g 之间。为了使其能够溢流在水面上的有， 用油酸钠对其进展了改进处理，高钙粉煤灰对试验所用样品油吸油力气在 0.7 1.7 g/g 之间，对溢油具有良好的吸附力气。2 自然有机吸油剂应用自然有机物作为吸油材料有其独特的优势，它是一种可生物降解的材料，不会产生二次污染，经过改性后，是一种优良的亲油疏水材料。图 3 呈现了自然有机吸油材料的吸油机理。21图 3 自然有机吸油材料吸油机理 Fig.3 The oil absorption mechanism of natural organic oil absor

16、ption material稻米壳是稻米磨制过程中重要的副产品，也是农业产业的主要废品。依据美国食品和农业组织的统计数据，全球每年稻谷的产量约为 5.82 亿吨。籼稻壳(稻壳)包含了 22%25%的稻谷，因此，产生了约 1.45 亿吨的稻壳残渣。这些稻壳不能产生商业利益，而且会引起严峻的污染问题22。Vlaev 等23通过争论说明， 稻米壳材料具有高的吸附容量和低本钱，并且可能成功地被用来作为一种有效的吸附剂来清理石油以及石油产品泄漏的石油。原料稻壳通过中试装置流化床反响器在不同条件下热解，得到黑色稻米壳和白色稻米壳，通过对吸油率分析说明:黑色稻米壳为 6.22 g/g，白色稻米壳为 2.98

17、 g/g。结果说明，黑色稻米壳具有高吸附性能和低本钱，可以成功的被用来作为净化原油和石油产品泄漏的吸附剂。甘蔗渣是甘蔗经过脱糖工艺后剩余的残渣纤维，甘蔗渣可以回用于田地里，也可用于制作各种木板的原材料。甘蔗渣由于其可生物降解和回收利用的特性，可以用来作为一种经济、环保的吸油材料。Hussein 等24通过对甘蔗渣的碳化处理，争论碳化后的甘蔗渣对油的吸附性能。其争论结果显示:甘蔗渣碳化温度到达200 、时间为 3 h 时，对水的吸取率到达最低值 0.89 g/g。当碳化温度到达300 、时间为 2 h 时，对原油的吸取率到达最大值 25.5 g/g，虽然对水的吸取率略有上升，但是完全可以用来作为

18、净化原油和石油产品泄漏的吸附剂。芋艿是一种天南星科植物，广泛种植于我国的南方，其茎可以食用，其叶子大局部被当做废料铺张掉了。刘兵等25通过对芋叶简洁处理后直接作为吸附材料， 用于去除水面上油污染。通过静态接触角和扫描电镜分析了芋叶具有超疏水亲油的性能，在 200 下经枯燥处理后，饱和吸油率最高可达 8.1 g/g，对难挥发性的机油具有较高的固定性，并且在高转速下，芋叶对机油的离心保油率仍可以到达77%。作为一种可再生的吸油材料，芋叶具有很大的优势。中国是一个农业大国，秸秆利用率很低，很多秸秆被当做废弃物就地燃烧，造成了很大的铺张和污染。李亚倩等26通过对小麦秸秆进展改性，制得了具有较高吸油性能

19、的秸秆。以乙酸酐作为反响物，二甲基酰胺作为溶剂，4二甲氨基吡啶作为催化剂，在 100 下反响 2 h，测得小麦秸秆的吸油率可达 13.9 g/g，比改性前提高了 54.4%，大大提高了吸油率。葛秀27等通过以玉米秸秆为反响材料，丙烯酸丁酯为接枝单体，二甲基丙烯酸 1，4二醇酯为交联剂，承受悬浮聚合的方法，对玉米秸秆改性，合成了玉米秸秆吸油材料。其争论说明，在反响温度为 75 、反响时间为 6 h，药剂在最正确配比条件下，合成的玉米秸秆吸油材料对甲苯的吸油率可达 5.8 g/g。可以使玉米秸秆得到充分的利用，同时降低了吸油树脂的生产本钱。自然状态下的泥炭疏松多孔、纤维含量丰富，能够有效地去除土壤

20、和水中的油类物质。赵艳红等 28选用草本泥炭和藓类泥炭作为吸附剂进展了吸油效果的争论。草本泥炭和藓类泥炭进展风干后，草本泥炭可以吸取自身重量 1.8 倍的油，而藓类泥炭则能吸取自身重量 8 倍多的油。赵艳红等人对草本泥炭和藓类泥炭进展了改性处理。试验结果说明，改性后的草本泥炭可以吸附自身重量 2.5 3.5 倍的原油; 改性后的藓类泥炭可以吸附自身重量 15 20 倍的原油。与改性前泥炭相比，改性后泥炭的吸油效果明显增加。而且，将泥炭改性，提高其疏水性能，可以作为任何界面上的吸油剂。改性后的泥炭更是一种效率高、本钱低、环保型的吸油材料。3 高吸油性树脂吸油树脂被认为是分别水中有机物的一种有效材

21、料，引起了众多的关注29 31。高吸油性树脂具有以下特点:具有高的吸油速率和吸油力气，具有亲油疏水的特点，密度小，可以漂移在水面上32，是一种极具进展潜力的吸油材料。高吸油树脂根本上是用长侧链烯烃为单体聚合而成的低交联度共聚物，依据合成单体的不同吸油树脂根本上可以分为两类:一是丙烯酯类树脂;二是烯烃类树脂33。图 4 呈现了高吸油树脂的吸油机理6，21。图 4 吸油树脂吸油机理 Fig.4 The oil absorption mechanism of oil absorption resinJi 等34通过使用甲基丙烯酸丁酯(BMA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体，首次争论了悬浮乳液聚合过

22、程，合成高吸油树脂，并对工艺参数进展了筛选，在最正确的合成条件下，合成的高吸油树脂对甲苯的吸取力气为 17.6 g/g。通过与悬浮聚合过程合成高吸油树脂进展比照，悬浮乳液聚合过程具有更高的吸油力气和吸油速率。表 5 吸油树脂对不同油类型的吸取力气 Table 5 The absorptive capacity of oil absorption resin with different oil type 油类型 饱和吸油力气/(g/g)CCl436.2 苯 32.5 柴油 25.2 废机油 18.2 植物油 15.6Wang35通过悬浮聚合过程，用二乙烯基苯为交联剂，过氧化苯甲酰为引发剂， 聚

23、乙烯醇为分散剂，确定最正确配比，争论了甲基丙烯酸十六烷脂高吸油树脂对不同油的吸附力气，从表 5 可以看出，对四氯化碳的吸取力气最高。Cao 等36承受甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸甲酯，以非、弱极性吸油高分子合成技术制备了高性能、低交链度和自溶胀的凝胶型吸着树脂和多孔型吸着树脂，对含油污水中有机物的吸附进展了争论，觉察吸着树脂不仅对有机物有明显的吸附力，而且可以降低污水的 COD 和 BOD5。姚伯龙等37承受紫外光(UV)作引发剂，通过参与光敏剂使聚合过程引发，合成了性能优异的高吸油树脂，并争论了这种高吸油树脂的缓释性能。结果说明这种吸油树脂的吸油量可达 30 g/g 以上。王仪凤等38

24、承受悬浮聚合法合成聚甲基丙烯酸十八酯，争论了聚合温度、引发剂用量、交联剂用量及种类对吸油树脂性能的影响。结果说明，当 80 反响 6 h、引发剂质量分数为 0.7%、交联剂二乙烯基苯质量分数为 0.3%时，所得树脂综合性能较好。李芸芸等39以甲基丙烯酸丁酯及苯乙烯为主要单体、丙二醇二丙烯酸酯为交联剂、偶氮二异丁腈为引发剂，承受悬浮聚合方法，合成一种白色颗粒状的共聚型高吸油树脂，考察了不同因素对颗粒特性的影响。结果说明:当共聚单体配比(质量比)为 1.61、分散剂水溶液浓度为 0.1%0.2%、交联剂用量为单体质量的 1%、搅拌转速 200 300 r/min、聚合温度 70 、聚合时间为 6

25、h 时，合成出的树脂吸油倍率到达 20 倍。4 结 语本文总结了不同类型吸附剂的性能以及在溢油水处理中的应用。无机类吸油材料比较简洁制得，价格相比照较廉价，但是由于其自身的物理性质及吸油率较低，并没有得到广泛的应用;自然有机类吸油材料的原材料很简洁猎取，合本钱钱较低，是一种环境友好型的绿色材料，但是其吸油力气相对较低，需要进一步的改进，是今后吸油材料争论的一种重要方向;合成有机类吸油材料吸油率高，与此同时，生产的本钱也高，而且可能会产生二次污染，是今后需要解决的热点问题。随着吸附技术的进展，用吸附剂处理溢油越来越被重视，吸附剂选择是否得当打算 了吸附操作技术的经济性和环保水平。目前处理溢油水使

26、用的吸附剂普遍本钱较高、吸附容量有限、再生困难，使吸附法的应用受到很大的限制。今后开发争论处理溢油水的型吸附剂的方向主要集中在以下几个方面:(1) 从资源丰富的自然产物以及其他行业废物动身，降低生产本钱，提高经济效益， 用简洁的工艺制造价格低廉的吸附剂，同时到达以废治废的目的。(2) 研制有特别选择性的吸附剂，开发吸附率大、吸附速率快、油水选择性好、机械强度好、化学性质稳定的吸附剂。(3) 研制可生物降解或可重复使用的吸附剂，避开吸附剂造成二次污染。综上所述，廉价、高效、环保的复合型含油废水吸附剂将会成为将来争论的热点。参考文献1 Hyung Min Choi，Rinn M Cloud.Nat

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