纤维素基吸油材料的制备及其性能研究

发布时间：2020-09-01 19:27

　　近年来海洋石油勘探和海上石油运输业发展越来越快,随之带来的石油及其衍生物的泄露问题也愈发严重。溢油事故不仅对生态环境造成危害,也严重影响着人类健康并带来严重的经济损失。因此各国也愈发重视溢油问题并积极制定相关的应急措施。根据溢油发生的地点环境以及油污的性质,通常采用化学法、物理法、生物法和吸附法中的一种或几种进行处理。其中吸附法见效快,使用便捷,尤其是纤维素基吸油材料还具有成本低,可生物降解,对环境无二次污染等优点,成为当下研究的热点。本研究提出了一种简易环保高效的方法制备纤维素基吸油材料:采用机械粉碎对纤维素基原材料进行预处理,使原材料变得蓬松,降低了结晶度提高了空隙率,然后采用涂覆法对纤维进行疏水改性,从而制备出吸附量高,油水选择性好的新型纤维素基吸油材料。本文原材料选用生活中常见的废纸板、灯心草和木屑,采用以上方法成功制备了三种吸油材料,并评价了它们的吸油性能,探究了吸油机理。主要结论如下:废纸板经过机械粉碎后,少量多次涂覆疏水剂,最佳改性剂用量为15%疏水剂I加10%疏水剂II。XRD结果表明机械处理降低了原材料的结晶度,FTIR、SEM和CA测试证实了纤维表面成功涂覆了疏水剂。以废纸板制备的吸油材料对机油的吸附量为28.12g/g,可吸附多种油类和有机溶剂。对水面浮油和水底重油都有很好的油水选择性,在水中振荡12h后保持最大吸附量的97.3%且依然漂浮于水面,经过挤压可回收90%的吸附质,循环使用8次依然保持初始吸油量的70%以上。随着温度的升高吸附量逐渐下降,随着pH、盐度和振荡频率的增大,吸附量先增大后减小,但整体波动小,说明该吸油材料受环境因素影响较小。制备的改性灯心草,改性木屑吸油材料,对机油的吸附量分别达到37.28g/g,13g/g。随着粒径的减小,吸附量先增大后减小。两种吸油材料都有良好的油水选择性,可吸附多种油类和有机溶剂,漂浮性好可循环使用8次。三种吸油材料均符合Lagergren准二级动力学方程和Langmuir吸附等温模型,说明吸附过程不仅发生了物理吸附,也有化学吸附,而且是单分子层吸附。吸附过程时间短吸附量大,而解析过程耗时长且释放量小。三种吸油材料吸附时具有明显的毛细管作用力,实验发现,材料的堆积密度影响着材料的吸附量和吸附速率,随着堆积密度的增大,吸附量和吸附速率都呈现出先增大后减小的趋势。与聚丙烯纤维制成的传统吸油毡相比,所制备的吸油材料具有明显的成本优势。使用便捷,可装入无纺布袋子,做成吸油枕,也可直接抛洒进行吸附,配合围油栏进行回收。最重要的是原材料可自然降解,作为燃料燃烧,主要产生CO_2,对环境无二次污染。综上,本文提出的制备方法和制备的吸油材料均具有良好的应用前景。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X55;O647.3;TQ317
【部分图文】：

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第二章改性废纸板吸油材料的制备及吸油性能评价. 初始含油量的影响测试先绘制机油标准曲线。称取 1mg 机油于小烧杯中，加入少量正己烷溶解l 容量瓶内，加正己烷至容量瓶刻度，得到基准液，此时溶液的浓度为 1 6 个 100ml 容量瓶，用移液枪准确量取基准液 0ml、50ml、100ml、150ml于容量瓶中，加入正己烷至刻度，此系列的浓度分别为 0g/l、0.1g/l、0.15g/。用紫外分光光度计分别测试其吸光度，然后以机油浓度（g/l）为横坐标坐标，绘制机油的标准吸光度曲线。绘制的机油浓度与吸光度关系曲线见归曲线的拟合度 R2=0.99902，说明拟合度高，可作为标准曲线。

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【参考文献】