用于临港码头溢油气体气相色谱监测的高富集性吸附材料的研究

发布时间：2020-08-23 09:51

【摘要】：我国海运中油运量的大幅增加和油轮规模的大幅提升,导致溢油污染事故频繁地发生。近海岸环境极易受到溢油事故的影响,给居民生活和经济带来巨大损失。同时,油码头是油品进出口的必经之地,对该区域进行溢油监测研究具有重要意义。本论文基于气相色谱技术结合港口码头溢油监测的特点,采用高分子聚合物分离法并选取新型高富集性气体吸附材料对其进行改进,以提高整个监测流程的效率。因此,利用金属有机框架材料(MOFs)设计并制备出可提高溢油检测效率且具有高气体富集性吸附材料。高富集性吸附材料对溢油气体良好的吸附性能使得溢油检测效率、检测精度提高;另外通过改进油气分离系统中的吸附材料,选取对溢油气体吸附能力极强的金属有机框架材料来进一步提高检测的精确度和缩短系统检测周期。主要研究工作具体如下:(1)研究临港码头溢油气体监测中油气分离系统的发展,分析目前几种常用的油气分离方法和基本原理,并结合港口码头的特点进行理论性研究。(2)制备具有多种金属有机框架吸附材料,并通过氮吸脱附性能测试针对材料所具有的孔结构与比表面积进行优选。(3)针对应用到临港码头水域溢油检测的Mg-MOF-74吸附材料的水稳定性进行优化和改性,设计出应用在油气分离技术中具有高效、水稳定性高,能够快速、准确分离出溢油样中特征气体的Mg-MOF-74吸附材料,从而提高溢油的检测效率。制备金属有机框架材料Mg-MOF-74、MIL-101(Cr)和MIL-53(Al),通过吸附性能对比,选取比表面积大且性能良好的高富集性吸附材料Mg-MOF-74应用到油气分离技术中。并结合Mg-MOF-74水稳定性,根据不同质量比的疏水材料氮化硼纳米材料对其进行疏水改性,经过分析,最后得出改性后1wt%h-BN@Mg-MOF-74具有水稳定性效果最好且具有极强的水稳定性。
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U698.7;X830
【图文】：

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2010年美国 InterOcean 公司[12]研发一种基于紫外荧光原理为基础的油膜识别设备。如图1-1 所示，该监测器体积小且用途广，利用疝气作为光源，从而能够实时定点监测海面是否出现油膜。其优点在于能够监测到微米级油膜，在高度为 1~5 m 范围内进行有效地监测，并且能够在较为恶劣的环境下进行工作，如海岸线、港口、码头等。该设备可识别原油、精炼油、汽油等多种油品，是目前研究较为成熟的设备。另外，日本三菱公司首先将油样采用活塞泵进行油气分离，经过自动进样装置进行进样，再通过气相色谱分析进行 H2、CH4、C2H6、C2H4和 C2H2等气体的监测，本质上就是气相色谱在线监测系统[13]。图 1-1 码头溢油监测传感器Fig. 1-1 Oil spill monitoring sensor at wharf1.2.2 国内研究现状我国对海面溢油监测研究虽比国外晚，但取得研究成果较为突出。遥感技术在20 世纪 70 年代研制出后，我国大量科研人员开始深入研究水面溢油监测。1980 年，

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第一章绪论所监测到的信息。水上溢油浮标监测系统实用可信赖、水域监测信息反馈，是未来溢油预警监测系统发展的方监测测是在港口码头等位置安装监测器进行溢油监测。由于而推动了该溢油检测系统的初步开发。例如，针对性地，以监测整个港口的燃料码头和燃料补给设施、海运码头术被证明具有显著地使用价值。图 1-2 展示了一个 SP一侧装有传感器，另一侧装有第二个传感器。整个泊位设都通过射频遥测把信号传送到岸上控制系统。其优点为头水域监测；但是缺点为监测面积小，灵活度低，且仪损坏。

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第二章油气分离原理及理论分析.1 溢油监测分析流程溢油监测系统中，油气分离和气相色谱法是最为关键的技术。分离的精确度关系到整个系统能否高效、快速地完成溢油油气采集、油气分离、自动进样、分离、组分检测等环节。气相色谱溢油监测流程如图 2-1 所见。以油中分离出的气态轻烃组分为检测，与常规气相色谱相比，气相色谱检测溢油基本原理与其并没有本质差别。只自动脱气的同时采用了在线自动油气分离技术，从而使油中气体自动分析装置简单化。在相关电路控制作用下，油中分离出的气体进行自动进样，之后进入柱并分离，分离出的气体在氢火焰检测器中进行检测。气体电信号经过数据采置分析和处理，最终确定该分离气体是否为溢油样所分离出的气体，从而判断发生溢油事故。

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