吸油材料研究進展

王澤甲,張小博,武玉亮,楊紹娟（燕京理工學院,河北　廊坊　065201）

吸油材料研究進展

王澤甲,張小博,武玉亮,楊紹娟
（燕京理工學院,河北廊坊065201）

摘要：隨著工業的發展，油污染事件頻繁發生。吸油材料的研究與開發在解決環保、生態環境等問題方面發揮著舉足輕重的作用。本文對吸油材料進行了全面的概述，對其分類、吸油機理、吸油性能的表征進行了詳細的介紹。分析了現階段的常用的吸油材料存在的缺點及不足，并對其前景進行了展望，吸油材料應向著高效、廉價、環保、可生物降解的方向發展。

關鍵詞：吸油材料;吸油性能;天然生物質材料

由于工業的發展與人們生活生產的需要，對石油資源的消費與日俱增，導致石油化工企業持續擴增，而由此產生的含油污水的水質更加復雜多樣，帶來的污染問題日趨嚴重。油體泄漏會污染海岸沿線，危害海洋生物，而且還破壞了海濱風景，影響美學價值，給經濟帶來巨大的損失。處理水面浮油常用的處理方法有物理、化學和生物技術,處理海上石油泄漏的主要措施是用吸油物質來機械回收泄漏區域的石油。用吸油材料處理含油污水，具有快速、高效、無二次污染等優點，而且吸油材料一般價格低廉，降低了處理成本。吸油材料作為一種環保型溢油處理手段，既具有吸附法處理溢油的優點，又避免了新的環境問題的產生，具有廣闊的應用前景。為了凈化環境，需迅速有力地回收因各種原因泄入環境的油污，因而吸油材料的研究開發是國內外學者的研究重點。

1　吸油材料的介紹

吸油材料根據不同的分類方法，可以進行多種分類。一般可分為傳統吸油材料和新型吸油材料兩大類。

1.1傳統型吸油材料

按原料分，傳統型吸油材料可分為無機吸油材料和有機吸油材料兩種類型，其中，有機吸油材料又包括天然有機吸油材料和合成有機吸油材料；按吸油機理可分為凝膠型、吸藏型和吸藏凝膠復合型；還可按材料的外觀分類，可分為片狀類、粒狀水漿類、粒狀固體類、包裹類、編織布類、乳液類等[1]。

由于傳統吸油材料具有吸油效果不明顯、吸油量低、油水選擇性不高、保油性能差等特點，已經滿足不了實際應用，因此傳統吸油材料已開始向新型吸油材料過渡，研究新型吸油材料是必然趨勢。

1.2高吸油材料

高吸油材料是一種功能高分子材料，優點是高效性，吸油速度快、吸油量大、吸油品種多，油水選擇性高，吸油后不漏油，且使用方便，而且對水面浮油也能有效回收，對水具有凈化作用。

按單體不同，高吸油樹脂材料一般可分為兩類：

（1）丙烯酸酯類及甲基丙烯酸酯類，這兩類單體來源廣泛，是常見的聚合單體。國內的主要研究方向是丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯高吸油樹脂；

（2）烯烴類。由于烯烴分子內不含極性基團，因此此類樹脂對油品有更加優越的親合性能。國內外研究的新熱點是長碳鏈烯烴，這部分烯烴對各種油品均有很好的吸收能力，但是由于來源較少，至今仍處于研究開發階段。

高吸油樹脂的合成方向有兩個：一是純單體合成高吸油樹脂；二是對天然或合成高分子進行改性合成高吸油樹脂。

2　吸油機理

傳統型吸油材料的吸油機理包括吸藏型、凝膠型和吸藏凝膠復合型。具有疏松多孔結構物質的吸油材料大多是吸藏型，通過借助材料表面存在的間隙和孔洞的毛細管力吸附油品并將其保持在孔隙間。這種吸油材料具有吸油速度快，但保油性差的特點。低交聯的親油高聚物的吸油材料是凝膠型，特點是吸油時需加熱，吸油速度慢，冷卻后形成膠體。這類材料依靠存在于分子間或材料間的物理凝聚力，在形成網絡結構的過程中產生間隙空間對油進行包裹吸收。吸藏凝膠復合型是以上兩種機理的結合，既具有多孔結構，在其吸油后分子又能形成凝膠。具有吸油量少，種類也少，吸油速度慢的特點。

高吸油樹脂的吸油機理是通過存在于親油基和油分子間的范德華力來吸油的。高吸油性樹脂的基本單體是親油性單體，由低交聯度聚合物構成，材料內部具有一定的微孔，高分子之間具有三維交聯網狀結構。由于存在樹脂分子內的親油基鏈段與油分子會發生溶劑化作用，高吸油性樹脂發生溶脹。由于存在網狀交聯結構，當交聯程度適當的情況下，樹脂只溶脹而不溶解，油分子被包裹在大分子網絡結構中，達到吸油和保油的目的。

3　吸油性能指標

吸油材料的吸油性能一般包括吸油率、吸油速度、保油性能、油水選擇性、毒性等指標。吸油率要大吸收的油量盡可能多，多用質量比來表示，吸油率=（吸油后材料的質量—吸油前材料的質量）/吸油前材料的質量；吸油速度要快，吸油速度可以用單位質量的吸油材料吸一定量的油需要多少時間來表示，也可以用單位質量的吸油材料在一定的時間內吸多少油來表示。保油性好的吸油材料不易漏油，能夠將油很好的包裹在吸油材料中。油水選擇性好的吸油材料吸油量多，吸水量少甚至不吸水。而且吸油材料必須無毒性，避免產生二次污染。

4　天然生物質材料研究現狀

我國作為農業生產大國，具有非常豐富的生物質資源。小麥、玉米、水稻、棉花、大豆等農作物每年產生的秸稈量約7億噸，而其中6億噸的秸稈可進行收集利用。但目前，30%～40%的秸稈采用堆砌處置或露天焚燒等方式處理[2]，不僅對大氣環境造成污染，增加溫室氣體排放，而且給人們的生產生活帶來許多危害，焚燒產生的濃煙使空氣的能見度下降，可見范圍降低，容易引發交通事故；焚燒產生的二氧化氮、二氧化硫、可吸入顆粒物的濃度達到一定程度時，刺激人的眼睛、鼻子和喉嚨，引發身體疾病。我國的森林蓄積量137.21億m3，具有數量巨大的林木生物質資源，達190億噸以上，林地廢物樹皮、樹葉、鋸末等分布廣泛，約為2億多噸[3]。我剛對農林廢棄物的利用率不高，一般材料焚燒或掩埋的處理方式，消耗了大量的人力物力而且造成資源的浪費。

與其他能源相比，天然生物質屬于可再生資源，它的優勢在于具有再生性、清潔性。目前世界各國，特別是發達國家，積極探索天然生物質的轉化利用，將天然生物質資源轉化為化工原料或新型工業材料[4]，最典型的應用是作為生物吸附劑用于處理工業廢水，可用于回收重金屬，還能用于處理有機污染物及放射性廢水，去除廢水中油污，具有十分廣闊的應用前景。

目前，國內外許多學者將天然生物質用于含油污水的處理。國外的學者發現一些天然生物質材料，如棉花纖維、蠶繭[5]、羊胡子草纖維、洋蔥皮[6]、洋麻、和羊毛纖維[7]等，其中的一些天然纖維與典型的有機合成纖維相比，對石油有更好的吸附效果。國內學者肖偉洪[8]等將天然多孔燈芯草用于柴油和機油的處理，研究發現燈芯草對兩種油品均有較好的吸附效果。

天然廢棄物最大的優點是易于得到而且價格低廉，如果可作為吸油材料處理含油污水既經濟又環保。既達到廢物利用的目的，又能節省處置費用，值得推廣。

5　存在的問題

傳統的吸油材料具有吸油量小，吸油率低，保油性能差，油水選擇性不高等特點。而新型的高吸油樹脂雖然具有較高的吸油率，保油性能好且不易漏油等特點，但是高吸油樹脂吸油后幾乎不能進行循環使用，無法再生利用，而且吸油后的樹脂的處理也是一個難題。今后含油廢水的新型吸附劑的研究與開發處理應集中在以下幾個方面：

（1）以天然產物作為原料，用比較簡單的工藝制造價格低廉的吸附劑，降低生產成本，同時達到以廢治廢的目的。

（2）研制吸油性能好、保油性能高、吸油速率快、油水選擇性好、化學性質穩定的性能優異機械強度好、的吸油材料。

（3）研制可生物降解或可重復使用的吸油材料，避免吸油材料造成二次污染。

綜上所述，廉價、高效、環保的復合型含油污水吸油材料將成為未來研究的熱點。

參考文獻：

[1]陸晶晶,周美華.吸油材料的發展[A].東華大學學報（自然科學版）,2008,28(01):126—130.

[2]袁才生.廢棄生物質資源綜合利用技術研究與應用[D].南京：南京農業大學,2006.

[3]段新芳,葉克林,張宜生.我國林業生物質材料產業現狀與發展趨勢[B].木材工業,2011,07(25):22-25.

[4]劉傳富，孫潤倉，張愛萍.廢棄物處理工業廢水的研究進展[A].現代化工,2006,07(26):84-87.

[5]HiroshiMoriwaki,ShioriKitajima,MasahiroKurashima, etal.Utilizationofsilkwormcocoonwasteasasorbent fortheremovalofoilfromwater.JournalofHazardous Materials,165(2009):266-270.

[6]S.A.Sayed,A.M.Zayed.Investigationoftheeffectiveness ofsomeadsorbentmaterialsinoilspillclean-ups. Desalination194(2006):90-100.

[7]B.Wu,M.H.Zhou.Recyclingofwastetyrerubberintooil absorbent[J].WasteManagement29(2009):355—359.

[8]肖偉洪,王麗華,丁海新.天然多孔燈心草對柴油和機油的吸附實驗研究[J].江西化工,2005(02):68-70.

作者簡介：王澤甲(1987-)，女，河北廊坊人，碩士，研究方向：水污染處理。