一种新型泡沫材料对油及危化品的吸附应用性能研究

论文摘要

经历了种种重大溢油事件后,水上污染应急处置方法的研究已成为近期科学界讨论的重要议题。本研究所用泡沫材料有望发展成为一种新型应急处置材料,但其吸附性能在应用于水上油及危化品应急处置领域中有待系统开发研究。本文根据水上应急事故特点并参考国内外相关标准实验方法,主要针对该泡沫材料在不同条件下对油品的吸附性能以及对不同液体危化品的吸附性能,进行了全面系统的研究分析,并针对该材料的一些应用性能进行了研究。主要得到研究结果如下：（1）该泡沫材料的吸油性能受外界条件影响,主要影响因素有：动静态条件、泡沫粒径、温度、油品粘度,不同条件下的泡沫所表现的吸油性能不同。温度在20℃件下,粒径5cm正方体泡沫对于轻质原油的动态吸附倍数(g/g可达50,静态为30；对于中质原油的动态吸附倍数可达40,静态为20；温度升高或降低,吸附倍数也会随温度有所升高或降低。对不同粒径的泡沫进行吸油性实验,发现粒径4cm或5cm的正方体泡沫对油品吸附性能最好。该泡沫并不是完全疏水材料,会吸附一定量的水,动静态饱和吸水倍数都基本在60-70之间,且测得泡沫与水的接触角为89.7,通过一些辅助性实验发现,泡沫吸水性对其吸油性影响较小；泡沫持油率很高,可达97.75%,实验现象发现原油被吸附后不易再溢漏出来。（2）泡沫所表现的亲油性、疏水性、持油性的优劣,与其内部网络交联孔状结构及其官能团组成有关,其对油的吸附量包括两部分：表面吸附量和毛细凝结量,且表面吸附量占主要比重。（3）该泡沫材料对苯类、酯类、酮类、烷类等液体危化品的吸附性能研究表明,泡沫对大多数危化品的吸附倍数都很高（60min,可达60）；泡沫对于泄漏到水体中的不溶水性危化品,具有很好的吸附效果,且具有优先选择吸附性能,基本处理量比为：25g危化品/0.7g泡沫；该泡沫对泄漏到水体中的水溶性危化品,不具备选择吸附性能,对于挥发性危化品的挥发组分不具备保持性能。（4）与同类吸附材料吸油毡、羽丝绒材料性能对比研究表明,该泡沫材料的吸油性、持油性以及对危化品的吸附性能都要优于所对比材料,吸油毡对油的吸附倍数为12,对危化品为15,羽丝绒材料对油的吸附倍数为20,对危化品为25,但是泡沫的吸水性与吸附速率相比这两种材料较差。（5）热重分析实验表明,泡沫在215.05℃开始分解,301.89℃时仅分解10%,热失重率较低,差示扫描量热分析实验测得泡沫的熔点为68.76℃,熔点较高,因此说明该材料的热稳定性较好,可保持一定的骨架结构,利于其吸附性能,但是也可表明该材料本身很难被生物降解。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的及意义
• 1.3 研究内容与技术路线
• 第2章 国内外研究现状
• 2.1 水上油及危化品污染事故应急处置技术
• 2.1.1 水上油及危化品污染事故的危害
• 2.1.2 水上油及危化品污染事故应急处置方法及流程
• 2.2 溢油吸附材料的研发与应用现状
• 2.2.1 溢油吸附材料的基本概念
• 2.2.2 溢油吸附材料的研发
• 2.2.3 吸附材料的应用
• 2.3 新型泡沫材料的介绍
• 2.3.1 新型泡沫材料的基本特性
• 2.3.2 新型泡沫材料的现场应用效果
• 2.3.3 新型泡沫材料的应用前景
• 第3章 新型泡沫材料对油类的吸附性能研究
• 3.1 吸附性能指标的确定
• 3.2 泡沫吸油性能的影响因素分析
• 3.2.1 实验部分
• 3.2.2 动、静态条件对泡沫吸油性能的影响
• 3.2.3 泡沫粒径对其吸油性能的影响
• 3.2.4 原油粘度对泡沫吸油性能的影响
• 3.2.5 泡沫材料与其它吸附材料的吸油性能比较
• 3.2.6 泡沫吸油性能分析与实验条件优化
• 3.3 泡沫的吸水性分析
• 3.3.1 实验部分
• 3.3.2 采用吸水倍数分析泡沫的吸水性
• 3.3.3 采用接触角分析泡沫的吸水性
• 3.3.4 吸水性对泡沫吸油性能的影响
• 3.3.5 泡沫吸水性能分析
• 3.4 泡沫的持油性能分析
• 3.4.1 实验部分
• 3.4.2 参考吸油毡实验方法分析泡沫持油性
• 3.4.3 采用改进后方法分析泡沫持油性
• 3.4.4 泡沫持油性能分析及实验条件优化
• 3.5 泡沫的吸油机理探讨
• 3.5.1 泡沫扫描电镜结构分析
• 3.5.2 范德华作用分析
• 3.5.3 泡沫吸油机理分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 新型泡沫材料对液体危化品的吸附性能研究
• 4.1 危化品种类的筛选
• 4.2 泡沫吸附应用性能指标的确定
• 4.3 实验部分
• 4.3.1 泡沫吸附纯液体危化品实验
• 4.3.2 泡沫对不溶水性危化品与水混合后的吸附实验
• 4.3.3 吸水饱和后的泡沫对不溶水性危化品的吸附实验
• 4.3.4 泡沫对水溶性危化品水溶液的吸附实验
• 4.3.5 释放速率实验
• 4.4 泡沫对纯液体危化品吸附性能的研究
• 4.4.1 泡沫对不同液体危化品的吸附性能比较
• 4.4.2 泡沫与吸油毡、羽丝绒材料对同类危化品的吸附性能比较
• 4.5 泡沫对水中不溶水性液体危化品的吸附效果分析
• 4.5.1 泡沫对不同危化品的吸附效果比较
• 4.5.2 泡沫与羽丝绒材料对同类危化品处理效果的比较
• 4.5.3 泡沫对不溶水性液体危化品的优先吸附性能
• 4.6 泡沫对水中水溶性危化品的吸附效果分析
• 4.6.1 实验结果
• 4.6.2 分析与讨论
• 4.7 泡沫对挥发性危化品挥发组分的保持性能分析
• 4.7.1 实验结果
• 4.7.2 分析与讨论
• 4.8 本章小结
• 第5章 新型泡沫材料应用性能的研究
• 5.1 泡沫吸附油类的实际应用性能分析
• 5.1.1 实验部分
• 5.1.2 泡沫破损性能分析
• 5.1.3 泡沫沉降性能分析
• 5.1.4 泡沫使用性能分析
• 5.1.5 承装泡沫网袋强度性能评价
• 5.2 泡沫的热稳定性研究
• 5.2.1 实验部分
• 5.2.2 热重分析
• 5.2.3 泡沫差示扫描量热分析
• 5.2.4 泡沫热稳定性分析
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历