水中石油吸收材料研究
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本文作者：张水明作者单位：宁波港强实业有限公司
石油是最为重要的能源和工业原料之一，具有“工业血液”之称。然而，随着工业生产的迅速发展，石油对海洋，河流等自然水体的污染日趋严重。石油物质在水体表面会形成一层油膜，导致水体溶解氧下降，致使水体中浮游生物窒息死亡；同时影响水生植物的光合作用，导致水体生态系统失衡。此外，石油中的多环芳烃（PAHs）、苯和酚类物质将长期影响生物的代谢，对其具有“致畸”、“致癌”“、致突变”作用。
油类物质在水中的存在形式可分为浮油、分散油、乳化油和溶解油4大类。对含油废水的吸附处理，主要是利用吸附材料的表面活性，通过物理或化学吸附将污染物富集于表面，以去除含油废水中的溶解油、乳化油和其他污染物的过程。吸附法的关键在于吸附材料的选择和制备，比表面积、饱和吸附容量、再生方法、成本经济都是衡量吸附剂优劣的标准。国内外研究的吸附材料主要可分为无机型吸附材料、有机合成材料和有机天然材料。本文将针对这几类典型材料处理含油废水的研究现状进行介绍。
1无机型吸附材料
1.1炭质吸附材料
目前，国内外使用最为广泛的炭质吸附剂主要为活性炭。活性炭具有非常丰富的孔隙结构和的比表面积，是一种非极性结构的吸附剂。它不仅具有较好的吸油能力（一般为30~82mg/g），还能同时吸附废水中其它大分子有机污染物。然而活性炭的价格较贵，再生也比较困难，通常只用作含油废水的深度处理。活性炭还可与其它吸附材料，如沸石、二氧化硅等一起组成复合型吸油剂，以利于其回收。据报道，膨胀石墨、焦炭等炭质吸附材料对含油废水的处理也具有较好的效果[1]。
1.2无机硅酸盐型吸附材料
硅酸盐矿物是一类由金属阳离子与硅酸根化合而成的含氧酸盐矿物。在自然界分布极广且储量丰富，是构成地壳、上地幔的主要矿物，估计占整个地壳的90%以上。凹凸棒石是一种具有层链状结构，含水富镁(铝)的硅酸盐粘土矿物。宋宁宁[2]利用改性后的凹凸棒石为吸附剂，进行了实际含油工业废水的静态吸附实验和动态吸附实验研究。结果表明该吸附剂具有良好的除油能力，每1kg的吸附剂可处理含油浓度为72mg/L的废水1.18m3，吸附量远远大于活性炭。经加热再生，重复使用5次后，仍有较好的吸附效率。此外，也具有很好的持油性能。滑石也是一种具层状构造不带层电荷的含水镁质硅酸盐矿物，具有化学稳定性、吸附性和疏水亲油性等特点。冯云姝等[3]以滑石粉为吸附剂，选取了汽油和柴油配制含油废水，考察了滑石粉处理含油废水的可行性。实验结果表明，滑石粉对处理该含油废水具有显著效果，最佳条件下，汽油废水COD去除率可达到97.8%，柴油废水COD去除率可达到81.5%。
2有机合成材料
聚丙烯是有机合成材料中一种广泛使用的吸油材料，其吸油量可达到16g/g[4]。将无机填充剂（如镁或铁的盐类，氧化物等）与聚乙烯、聚苯乙烯等制备的复合吸油材料，其吸附容量可达0.3~0.6g/g[5]。文献报道可以将泡沫状的或膨胀的聚苯乙烯，切碎成1~3mm大小的粒子[6]，或被纤维材料包裹的聚苯乙烯泡沫废料小粒，用来去除河流或海洋表面的溢油[7]。阳离子树脂也属于一种亲油型材料，侯士兵等[8]尝试用废阳离子树脂对含油废水进行处理，发现该吸附材料对含油废水的去除率均达到80%左右，但其使用寿命还待进一步研究。
3有机天然材料
近来，国内外开始关注天然高分子材料（主要为农业废弃物）在生态环境保护领域的开发和应用。该类生物质吸附剂产量可观，并具有可再生性、可降解性、环境友好等特点，决定了其较高的经济效益和显著的社会效益。张思文等[9]采用H2O2/NaOH对玉米秸秆（RCS）进行改性，制备了可吸附石油的生物质吸附剂（HNCS）。改性后材料的纤维素结构明显，利于石油进入纤维素内部结构，比表面积明显增大，改性后吸附剂的吸油量由改性前4.33g/g增大为14.08g/g。封莉等[10]以新型果壳滤料-核桃壳为滤料，考察了不同粒径、滤速、混凝剂投加量条件下，对油田洗井废水中油和浊度的去处效果。粒径范围0.45~0.9mm，最佳滤速10m/h，混凝剂投加量10mg/L时为最佳条件，去除率可达到90%以上。江茂生等[11]以红麻杆为原料，采用盘磨预处理工艺，经300℃热解制备的吸油材料对90#汽油的吸收量已可达13.28g/g。该催化剂制备工艺简单，无生产污染，便于应急处理，所吸收的油品可通过压榨、热蒸发等方法回收。
4结论
吸附技术处理水体中石油污染具有广阔的发展前景。本文从材料的性质、吸附特点和吸附性能出发分别介绍了炭质吸附材料、硅酸盐材料、有机合成材料以及有机天然材料在处理含油废水方面的国内外研究现状。但吸附材料的成本较高、再生效果一般、吸附的容量不够高等因素限制了其在含油废水处理中的大规模工业应用。如何研制开发经济、高效、环保型的吸附剂，发挥其经济和社会效益仍然是未来研究的重点。
