一种新型泡沫材料对油及危化品的吸附应用性能研究

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℃条件下,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。