可降解材料及钙基膨润土对海水中石油的吸附研究

论文摘要

使用吸油材料治理海洋石油污染是一种经济有效的方法。随着人们环保意识的提高,吸油材料的环保性也越来越重要。天然有机吸油材料具有可降解、廉价和可再生等优点,粘土类吸油材料具有环保、储量大等优点。近年来这两种材料得到广泛的关注,因此,研究其在海洋石油污染治理中的应用具有重要的现实意义。本文以天然有机吸油材料（灯心草和吸油草）和粘土类吸油材料（钙基膨润土）为吸附剂,研究其吸油能力和对海水中石油的吸附特点。首先,研究了吸油材料对不同粘度油品（97#汽油、0#柴油、摩托车机油）的吸附性能及对水和油的优先吸附性能;接下来,研究了吸油材料对海水中柴油的吸附、解吸特点及其影响因素,并初步探讨了吸附机理;最后,通过对比吸油材料的吸油特点,确定了各吸油材料的使用方案。通过研究得到以下结论:（1）随着油品粘度的增大,灯心草、吸油草和钙基膨润土的吸油量都随之增大。灯心草对于各油品（97#汽油、0#柴油、摩托车机油）的吸附量最大,其次是吸油草和钙基膨润土。（2）极性物质（海水）和非极性物质（油类污染物）同时存在时,吸油草对二者的吸附为选择性吸附（优先吸附油）,灯心草和钙基膨润土对二者的吸附为非选择性吸附。（3）三种吸油材料对海水中柴油的吸附与解吸动力学曲线均符合Lagergren准二级动力学模型。并且随初始含油量的增多（0.2ml-0.7ml）、温度的降低（25℃、15℃、5℃）、盐度的增大（20‰、25‰、31‰）、pH的降低（9.48、8.09、6.49）三种吸附剂对海水中柴油的吸附量均增大。（4）在试验研究的振荡频率范围内,振荡频率对灯心草的吸附量影响不大。在振荡频率为80-130r/min的范围内,随振荡频率的增大吸油草和钙基膨润土的吸油量随之增大;在振荡频率为130-175r/min的范围内,随振荡频率的增大吸油草和钙基膨润土的吸油量随之降低。在试验研究的振荡频率范围内,随振荡频率的增大三种吸附剂的对柴油的解吸量都随之上升。（5）灯心草对海水中柴油的吸附过程可用Henry型吸附等温式来描述;吸油草对海水中柴油的吸附过程可用Langmuir和Freundlich等温式来描述;钙基膨润土对海水中柴油的吸附可用Freundlich等温式来描述。热力学研究表明,灯心草、钙基膨润土的吉布斯自由能变?G<0、熵变?S<0、焓变?H<0,吸油草的吉布斯自由能变?G<0、熵变?S>0、焓变?H<0。（6）通过正交优化试验设计得出,环境因素对灯心草、吸油草和钙基膨润土的试验指标影响的主次顺序分别是:温度>盐度>pH值>振荡频率;盐度>温度>pH值>振荡频率;振荡频率>温度>pH值>盐度。（7）综合三种材料的吸油效果、使用费用以及后续处理难易程度,吸油草更有实际应用的优势和市场潜力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 第1章 绪论
• 1.1 海洋石油污染现状及处理技术
• 1.1.1 海洋石油污染现状
• 1.1.2 海洋石油污染的危害
• 1.1.3 海洋石油污染物的存在形式
• 1.2 吸附理论
• 1.2.1 吸附动力学理论
• 1.2.2 吸附等温线模型
• 1.3 吸油材料研究综述
• 1.3.1 吸油材料的分类
• 1.3.2 吸油材料的选择
• 1.3.3 可降解吸油材料研究综述
• 1.3.3.1 可降解吸油材料吸油研究现状
• 1.3.3.2 新型可降解吸油材料研究进展
• 1.3.4 膨润土研究综述
• 1.3.4.1 膨润土特性简介
• 1.3.4.2 膨润土吸油研究现状
• 1.3.5 吸附及解吸研究现状
• 1.3.6 吸附等温线研究现状
• 1.4 本论文的研究意义
• 1.5 本论文的主要研究内容
• 第2章 实验材料与方法
• 2.1 仪器与材料
• 2.1.1 仪器
• 2.1.2 材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 试验步骤
• 2.2.2 测定方法
• 第3章 吸油材料的吸油性能及对海水中石油的吸附、解吸研究
• 3.1 吸油量的测定
• 3.2 优先吸附性研究
• 3.3 吸附动力学研究
• 3.3.1 吸附动力学实验
• 3.3.2 吸附动力学方程拟合
• 3.4 解吸动力学研究
• 3.4.1 解吸动力学实验
• 3.4.2 海水中柴油的吸附与解吸过程分析比较
• 3.4.3 解吸动力学方程拟合
• 3.5 初始含油量的影响
• 3.6 影响因素
• 3.6.1 温度对吸附的影响
• 3.6.2 盐度对吸附的影响
• 3.6.3 pH 值对吸附的影响
• 3.6.4 振荡频率对吸附与解吸的影响
• 3.7 吸附等温线研究
• 3.7.1 灯心草吸附等温式拟合结果
• 3.7.2 吸油草吸附等温线拟合结果
• 3.7.3 钙基膨润土吸附等温线拟合结果
• 3.8 吸附热力学及吸附机理研究
• 3.8.1 吸附热力学
• 3.8.2 灯心草热力学函数计算
• 3.8.3 吸油草热力学函数计算
• 3.8.4 钙基膨润土热力学函数计算
• 3.9 小结
• 第4章 吸附条件的优化设计
• 4.1 正交试验设计
• 4.2 正交试验结果
• 4.2.1 灯心草正交试验结果
• 4.2.2 吸油草正交试验结果
• 4.2.3 钙基膨润土试验结果
• 4.3 小结
• 第5章 吸油材料性能比较及应用措施探讨
• 5.1 吸油材料的吸油特点及经济性
• 5.2 使用及回收方案
• 5.3 小结
• 第6章 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢