【摘要】：隨著航運(yùn)的發(fā)展,世界超過(guò)產(chǎn)量半數(shù)的石油產(chǎn)品依靠海洋油輪運(yùn)輸,海面油輪運(yùn)輸過(guò)程中由于天氣、碰撞及突發(fā)意外等原因常導(dǎo)致油品泄漏。溢油應(yīng)急處理過(guò)程中一般結(jié)合多種方法綜合治理,以期達(dá)到最佳的效果,其中吸附材料的使用由于高效性和普適性成為理想的處置方式。針對(duì)市面上吸附材料性能不佳的現(xiàn)況,本文主要研究了兩種不同吸油材料的改性方法,并分析了其對(duì)不同油品的吸附效果,以期滿足應(yīng)急吸附需要。(1)以市面常見(jiàn)的廉價(jià)三聚氰胺樹(shù)脂海綿為底物,采用溶液浸漬法使用正辛基三氯硅烷對(duì)海綿進(jìn)行疏水處理,將長(zhǎng)鏈硅烷枝接到海綿骨架表面,使本身具有高比表面積和吸附體積的海綿滿足疏水親油的特性。通過(guò)對(duì)改性材料接觸角的分析,確定最佳的硅烷濃度、處理時(shí)間和改性溫度。借助掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)、傅里葉紅外光譜儀(FTIR)、熱重分析儀(TGA)和X射線衍射儀(XPS)等儀器手段對(duì)改性前后材料進(jìn)行表征。重點(diǎn)測(cè)試了改性樹(shù)脂海綿的吸油性能,其對(duì)原油、潤(rùn)滑油、花生油和柴油飽和吸附倍率分別為94.27g/g、84.04g/g、77.91g/g、73.42g/g;通過(guò)動(dòng)態(tài)振蕩的方式測(cè)試了材料保油性能,1h后材料仍能保持50%的吸附質(zhì)量;通過(guò)擠壓和抽濾的方式比較了改性海綿的循環(huán)使用性能,同擠壓相比,抽濾回收的方式能夠增加材料的使用壽命和回收表現(xiàn);改性海綿在實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的測(cè)試中表現(xiàn)優(yōu)異,同時(shí)借助大水槽進(jìn)行工程模擬使用,同市面常用吸油材料相對(duì)比,改性海綿表現(xiàn)出優(yōu)良的吸附性能和穩(wěn)定性能。(2)環(huán)境友好性對(duì)吸附材料提出了更高的要求,因此將棉花纖維作為底物制備了一種天然有機(jī)吸附材料。通過(guò)對(duì)幾種方法的比較選擇堿溶液煮沸的方式去除棉花表面蠟質(zhì),使內(nèi)部纖維暴露方便改性;利用溶膠凝膠法在棉花纖維表面包裹SiO_2涂層,形成粗糙結(jié)構(gòu)和增大比表面積,過(guò)程中明確蒸餾水、溶劑、催化劑及金屬醇鹽最佳比例;最后利用十八烷基三氯硅烷進(jìn)行疏水處理,研究改性時(shí)間對(duì)于疏水性能的影響。借助SEM、EDS、FTIR、比表面積分析儀(BET)和X射線衍射儀(XRD)等手段對(duì)材料表征分析。測(cè)試改性棉花的吸附倍率,吸水倍率接近于0g/g,對(duì)于各種油品吸附倍率分別為25g/g~60g/g,保油性能和循環(huán)使用性能良好。通過(guò)擠壓的方法對(duì)材料循環(huán)使用,重復(fù)使用10次后,材料對(duì)于不同油品的吸附倍率仍保持在60%以上。同時(shí)研究了材料投加量以及環(huán)境因素(含鹽量、溫度、pH和振蕩頻率)對(duì)于材料吸油倍率及除油率的影響。(3)對(duì)制備的兩種材料進(jìn)行動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)分析,動(dòng)力學(xué)中使用準(zhǔn)一級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)、準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)和粒子內(nèi)擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)模型對(duì)吸附過(guò)程擬合;熱力學(xué)中使用Langmuir等溫吸附、Freundlich等溫吸附和Henry等溫吸附模型對(duì)等溫線進(jìn)行擬合。研究表明,改性三聚氰胺海綿對(duì)混合體系油品吸附滿足準(zhǔn)一級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)和Freundlich等溫吸附模型;改性棉花纖維吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)和Freundlich等溫吸附過(guò)程。二者均滿足C型吸附等溫過(guò)程,對(duì)油品的吸附滿足符合非均勻表面多層物質(zhì)的吸附,且吸附能力較強(qiáng)。
【圖文】：

葦桿兩種廢棄物混合制備了一種吸油材料，經(jīng)過(guò)吸附實(shí)驗(yàn)研究，復(fù)合材料的各大于單一材料[31]�；瘜W(xué)改性多是對(duì)天然有機(jī)材料進(jìn)行表面處理，使用疏水基團(tuán)替代親水基團(tuán)。傳性多是借助酸酐或有機(jī)酸進(jìn)行乙酰化處理。郭賀等人以常見(jiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物苧麻桿料底物，使用乙酸酐為改性試劑制備出改性苧麻材料，改性后材料對(duì)于原油的比原材料提升近 3 倍，并且改性過(guò)程簡(jiǎn)單、改性成本低以及改性時(shí)間短，為后應(yīng)用提供了參考[32]。彭麗等人借助蒸汽爆破與酯化的聯(lián)合作用，以水稻秸稈為出了吸油材料，不同于以往的酸堿預(yù)處理，蒸汽爆破無(wú)需考慮廢水污染問(wèn)題并增加秸稈的孔隙率，經(jīng)測(cè)定吸水倍率降至 0.1g/g[33]。目前，隨著疏水性能的廣泛研究，通過(guò)構(gòu)建材料表面微納米結(jié)構(gòu)和降低材料表制備疏水親油材料的主要方向[34]。Ge 等人通過(guò)自組裝技術(shù)將石墨烯涂覆在植，由于石墨烯的特性，改性樣品可以作為理想的吸油材料。另外當(dāng)改性材料與聯(lián)合使用時(shí)，簡(jiǎn)化了重復(fù)利用的操作[35]。Wang 等人用低聚倍半硅氧烷基化OSS）改性天然絲瓜網(wǎng)狀纖維，通過(guò)表面粗糙化和 POSS 涂層的簡(jiǎn)單處理，將初瓜網(wǎng)狀纖維轉(zhuǎn)變?yōu)槌杷�，�?jīng)接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)試水接觸角為 155°。改良后維可以吸收 8-12 倍的重量的不同類型的油，并可以在使用中多次循環(huán)使用[36]

論文技術(shù)路線圖
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O647.33;X736;X55

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本文編號(hào)：2693387