【摘要】：隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展,各國對石油的需求量急劇增加,而石油運輸主要是通過海上運輸,油輪遭遇海難受損導(dǎo)致原油泄漏的事故也是頻頻發(fā)生。石油污染嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境和人類健康。因此處理原油污染問題迫在眉睫。目前處理原油污染的方法主要有物理方法,化學(xué)方法和生物方法。以上方法在使用的過程中都有一定的局限性,物理方法一般在海面或河面風(fēng)速不高,海面風(fēng)浪不大的情況下選用物理方法,優(yōu)點是操作簡單,缺點是當(dāng)海面風(fēng)浪較大,水流速度較快時,對機械要求比較高而且除污效果不理想,在工作過程中存在著安全隱患。在惡劣的氣候條件下,或深水區(qū)域條件下,吊桿和撇油器不能發(fā)揮作用時處理原油問題選用化學(xué)方法具有很大的優(yōu)越性,化學(xué)方法主要有向污油海面上加入分散劑除污,另外一種就是選擇就地焚燒處理污油。優(yōu)點是可以快速除污,操作簡單快捷。缺點是分散劑成本太高,不經(jīng)濟實惠,就地焚燒雖然成本小,又可以快速除污,但是對環(huán)境污染比較大,還會產(chǎn)生二次污染。生物方法處理污油時很少產(chǎn)生污染,不會破壞水域的生態(tài)系統(tǒng),屬于環(huán)境友好型的除污方法,但是生物除污時間周期較長,除污速度較慢。以上除污方法在使用時都會受到各種各樣的條件限制,在處理油污時不能起到通用、快速、高效、可持續(xù)、可回收的效果。為了改善傳統(tǒng)除油污方法的這些不足,我們擬開發(fā)出一種能夠做到通用、高效、廉價、可持續(xù)、可回收的吸油材料。碳?xì)饽z具有比表面積大,高孔隙率,低密度,具有不間斷的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特性和良好的機械性能,常作為吸附材料用于廢水的處理(比如油水分離,水中重金屬離子的去除等)。另外,生物質(zhì)材料成本低廉,碳源豐富,是碳質(zhì)氣凝膠制備中最經(jīng)濟、環(huán)保和可持續(xù)性的原料,因此我們選用生物質(zhì)為原料制備生物質(zhì)碳質(zhì)氣凝膠,并對其修飾,制備出親油/疏水的碳質(zhì)氣凝膠材料,使其可以快速高效的處理油污。基于以上研究目標(biāo)和理念,我們進行了一系列的實驗研究,所得研究結(jié)果主要有以下三個方面:(1)在生物基碳質(zhì)氣凝膠的制備實驗中,我們發(fā)現(xiàn)軟質(zhì)的植物組織經(jīng)水熱碳化主要產(chǎn)生碳納米顆粒,其宏觀和微觀結(jié)構(gòu)均發(fā)生顯著變化;固定結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)植物組織能夠保留外部形狀以及大范圍內(nèi)的宏觀和微觀結(jié)構(gòu)特征,并在納米尺度上產(chǎn)生了顯著的結(jié)構(gòu)變化,形成微/介孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),所以我們選用了硬質(zhì)植物作為碳源制備碳質(zhì)氣凝膠。(2)以生物質(zhì)萵筍為碳源,采用簡單的一步低溫水熱碳化法,制備出一種低成本、環(huán)境友好的碳質(zhì)氣凝膠(命名為CA),在溫和的實驗條件下對以萵筍為原料的碳質(zhì)氣凝膠進行修飾,制備成親油/疏水的碳質(zhì)氣凝膠(命名為PDMS-CA),后將其應(yīng)用于吸油實驗中。并對制備的PDMS-CA材料理化性能進行了分析,CA經(jīng)PDMS修飾后,其水接觸角從0°急劇升高到144.2°,表明PDMS-CA的具有疏水/親油性;通過SEM電鏡我們可以看出,PDMS-CA骨架表面粗糙,并有許多小峰,這類似于荷葉表面結(jié)構(gòu);利用N_2吸附-解吸等溫線并結(jié)合人工孔體積測定方法研究了制備的PDMS-CA的孔隙性質(zhì),實驗結(jié)果表明PDMS-CA的BET表面積和孔隙體積分別為16.02 m~2g~(-1)和4.13 cm~3g~(-1),其較小的表面積和較大的孔隙體積表明PDMS-CA具有宏觀大孔結(jié)構(gòu);PDMS-CA對原油、柴油、正己烷、花生油和機油的吸附容量分別為10.6 g·g~(-1)、8.4 g·g~(-1)、3.3 g·g~(-1)、9.g·g~(-1)7和11.4 g·g~(-1);通過IR和XPS驗證了PDMS對CA的成功修飾;并討論了電源電壓、油料黏度以及吸油管口高度對PDMS-CA材料吸油性能的影響。(3)與萵筍相比,生物質(zhì)絲瓜中的纖維含量更高,且本身具有一定的孔洞結(jié)構(gòu)。此外,絲瓜的耐腐蝕性優(yōu)于萵筍,且其中含有的絲瓜絡(luò)也具有一定的吸附作用。因此,我們以生物質(zhì)絲瓜為碳源制備出生物質(zhì)碳質(zhì)氣凝膠(命名為CAAS),并對其表面進行了修飾,最終得到親油/疏水的碳質(zhì)氣凝膠材料(命名為PDMS-CAAS),且對PDMS-CAAS的理化性能和以PDMS-CAAS為基礎(chǔ)的吸油裝置的吸油機制進行了深入研究。
【圖文】：

ig. 3. Nitrogenadsorption-desorption isotherm of the PDMS-C圖 3 PDMS-CAN2吸附-脫附等溫線4a 所示，當(dāng)使用外力將 PDMS-CA 浸入到水中時，，我 表面形成一個銀色的鏡面，這是由 PDMS-CA 體內(nèi)的氣泡

Fig. 5. IR spectra of (a) CAand (b) PDMS-CA圖 5 CA 和 PDMS-CA 的紅外光譜圖明所制備材料的官能基團，我們對CA和PDMS-CA進行了紅示，波數(shù)在3421 cm 1處的寬吸收峰為O H 伸縮振動；波數(shù)
【學(xué)位授予單位】：安慶師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X55;TQ427.26

【參考文獻】

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1 潘涵;;成品油管道遭遇泄漏的危害分析[J];化工管理;2015年14期

2 王君麗;劉春光;馮劍豐;彭士濤;;石油烴對海洋浮游植物生長的影響研究進展[J];環(huán)境污染與防治;2011年04期

3 劉廣強;耿紅;史光寶;;水上溢油清除方法研究[J];中國水運;2010年02期

4 黎炎;李文嘉;王益奎;龍明華;;絲瓜絡(luò)在醫(yī)藥、日用洗滌及保健品等方面的應(yīng)用研究進展[J];廣西農(nóng)業(yè)科學(xué);2010年01期

5 黎炎;王益奎;李文嘉;龍明華;;絲瓜絡(luò)多糖提取工藝的研究[J];熱帶作物學(xué)報;2010年01期

6 劉媚媚;金臘華;李文松;賈雅漪;;一株石油降解菌的活性炭纖維固定化研究[J];環(huán)境污染與防治;2009年10期

7 陳俐楓;;2006—2008年常熟市部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)箱包企業(yè)苯作業(yè)工人外周血象分析[J];職業(yè)與健康;2009年20期

8 楊仕美;張翼霄;高光軍;郭利果;梁生康;蘇榮國;;不同碳源富集的石油烴降解菌群結(jié)構(gòu)的分析[J];海洋科學(xué);2009年08期

9 常君瑞;徐東群;董小艷;王秦;王桂芳;唐志剛;李韻譜;;低濃度環(huán)境苯暴露人群血液指標(biāo)及其與GSTT1和GSTM1基因型關(guān)聯(lián)研究[J];環(huán)境與健康雜志;2009年05期

10 楊紅;劉引烽;毛金浩;王立平;;絲瓜絡(luò)的化學(xué)修飾及其對混旋體的拆分特性[J];離子交換與吸附;2009年02期

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1 全永波;易傳劍;郁志榮;張曉敏;;“桑吉”輪爆燃沉沒的影響分析及對策借鑒[N];中國海洋報;2018年

本文編號：2633963