膨脹珍珠巖的改性及應(yīng)急處置溢油污染技術(shù)研究.pdf

1、隨著石油產(chǎn)業(yè)鏈的不斷擴大，石化相關(guān)企業(yè)沿江建設(shè)，逐漸形成了沿江流域石油產(chǎn)品的運輸、裝卸、儲存、加工等產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，在帶動地方經(jīng)濟快速發(fā)展的同時也給流域生態(tài)環(huán)境和居民用水安全造成了嚴(yán)重的威脅。江河溢油污染具有污染遷移速率快、影響范圍大、沿岸污染嚴(yán)重等特點，快速鋪放吸油材料吸附阻斷溢油是有效降低環(huán)境污染甚至避免跨界污染的重要措施之一。然而我國江河眾多、地域廣闊、沿岸情況復(fù)雜多樣，難以全面儲備專用的吸油材料，因此高效廉價吸油材料的可給性及快速應(yīng)

2、急響應(yīng)清理溢油變得尤為重要。本文采用資源豐富、價廉易得的膨脹珍珠巖顆粒為研究對象，開發(fā)了可快速制備的硬脂酸改性膨脹珍珠巖顆粒和膨脹珍珠巖與纖維織物協(xié)同作用吸油材料，研究了其對水面溢油的吸附性能及吸油機理，并基于江河溢油污染遷移擴散模型和膨脹珍珠巖基吸油材料的溢油吸附模型，分析了膨脹珍珠巖基吸油材料對江河溢油污染的應(yīng)急處置過程。
　　研究采用硬脂酸為表面疏水改性劑，利用溶液浸漬法對膨脹珍珠巖進行了優(yōu)化改性，制備了硬脂酸改性膨脹珍珠巖

3、顆粒。研究顯示，膨脹珍珠巖顆粒表面硬脂酸的最佳改性量為2％(w/w)。經(jīng)BET比表面積及孔徑分布、傅里葉紅外光譜、掃描電子顯微鏡和親疏水性分析發(fā)現(xiàn)，改性后顆粒的比表面積和孔徑有所變小，孔隙結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化，仍為無定型的片狀結(jié)構(gòu)。顆粒表面羥基吸收峰減弱，出現(xiàn)新的烷基吸收峰，說明利用溶液浸漬法可成功將硬脂酸負(fù)載于顆粒表面，表面由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷浴?br>　　硬脂酸改性前后膨脹珍珠巖顆粒對水面浮油的吸附性能研究表明，硬脂酸改性膨脹珍珠巖顆粒

4、的油水選擇性大大提高，為高效地的處理溢油污染提供了保障。通過考察未改性膨脹珍珠巖顆粒在具有不同顆粒尺寸分布、靜態(tài)/動態(tài)吸附條件和不同溫度下對油/水的吸附性，發(fā)現(xiàn)未改性膨脹珍珠巖顆粒由于表面羥基的存在更易于吸附水，對油的少量吸附僅是物理捕獲。而利用硬脂酸改性的膨脹珍珠巖顆粒，表現(xiàn)出僅吸油不吸水的優(yōu)異特性。在動態(tài)的油水系統(tǒng)中，與未改性膨脹珍珠巖顆粒相比，硬脂酸改性膨脹珍珠巖顆粒的油水吸附比最大可提高195.5倍。
　　研究采用Lang

5、muir、Freundlich、Koble-Corrigan和Tempkin吸附模型對硬脂酸改性膨脹珍珠巖顆粒吸附水面浮油的實驗數(shù)據(jù)進行了線性和非線性擬合分析，結(jié)果表明改性顆粒對水面浮油的吸附符合 Koble-Corrigan型吸附等溫方程式。對吸附過程的熱力學(xué)參數(shù)計算表明，硬脂酸改性膨脹珍珠巖對水面浮油的吸附為自發(fā)的放熱過程，低溫有利于吸附水面浮油。硬脂酸改性膨脹珍珠巖顆?？刹捎谜婵粘闉V的方式回收溢油，第一次解吸后，油的回收率為74%

6、左右，之后隨著解吸次數(shù)的增加，油的回收率均為99%以上。解吸后的材料可重復(fù)利用，吸油量保持在初始材料吸油量的85%左右。
　　研究選用了市場常見的纖維織物，腈綸、無紡布、尼龍網(wǎng)、純棉布、亞麻布和棉麻混紡布，系統(tǒng)評價了纖維織物的表面疏水性和水的滲透性，提出了膨脹珍珠巖與纖維織物協(xié)同吸油的方法和工藝條件。研究結(jié)果表明，纖維織物一定時，隨著膨脹珍珠巖顆粒的增加，吸油材料對水面浮油的去除率增加，而吸油量則降低，吸油材料的最佳比例關(guān)系為0.

7、5~1.0g/25cm2；膨脹珍珠巖/纖維織物吸油材料對水面浮油的去除率要比兩種材料單一作用時的加和要高；隨著瀝油時間的增加，材料對油的解吸速率曲線分為快速釋放期、過渡期和平穩(wěn)期，瀝油5 min可真實反映實際溢油清理過程回收的油量；隨著水面浮油量的增加，材料的吸油量增加，當(dāng)水面油量很少或是無浮油時，無紡布和尼龍網(wǎng)與膨脹珍珠巖包裹成型后的材料表現(xiàn)出吸水性，說明疏水性織物的滲透性也影響著材料的吸附性能；材料的吸油量與吸附時間呈正相關(guān)，吸附5

8、 min即達(dá)到吸附飽和，與吸附溫度呈負(fù)相關(guān)，低溫有利于油的吸附。
　　膨脹珍珠巖/纖維織物吸油材料對水面浮油的吸附過程符合 Koble-Corrigan型等溫方程式，吸附速率和瀝油時的解吸速率符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型，分析材料的吸油機理包括纖維織物對油的潤濕、吸附和滲透，以及內(nèi)部膨脹珍珠巖顆粒對油的物理吸附。
　　建立了江河溢油污染遷移擴散模型和膨脹珍珠巖基吸油材料的溢油吸附模型，以江河假設(shè)溢油污染案例，分析了江河溢油污染規(guī)律及