消油剂与颗粒物联合应用于滨海溢油清除的实验研究

摘要

近年来海洋溢油严重危害着海洋环境与沿海地区发展。在现场溢油清除与实验室观察中，人们发现了油-悬浮颗粒物凝聚体（Oil-Suspended Particulate Matter Aggregates，OSA）的存在，OSA是离子条件下颗粒物与油中极性烃类作用形成，其形态一般为油滴表面包裹微米级别的颗粒物。OSA的形成促进了油滴的分散，增大了油滴与降油微生物的接触面积，从而更有利于溢油的清除。 本论文选取胶州湾潮间带天然沉积物3#土、高岭土、皂土、硅藻土为颗粒物，选用不同性质的原油以及唐岛湾海水为反应介质，采用室内批量模拟试验研究消油剂与颗粒物联合应用于溢油清除时OSA形成特征。实验对颗粒物的类型、粒径、浓度、油品以及温度、盐度对OSA除油效率的影响进行了考察，筛选颗粒物并进行改性研究；考察了消油剂对不同油品的粘度、油/水界面张力以及乳化率的影响，考察了施加消油剂对OSA形成特征的影响，包括OSA除油效率、OSA中油化学组分以及OSA结构特征。 研究结果表明，不同类型的颗粒物之间OSA的除油效率不同，在25℃、180r/min、往复振荡4h条件下高岭土OSA除油效率达到57.00%；同种颗粒物粒径越小，OSA除油效率越高，温度升高时OSA除油效率升高，随海水盐度的升高颗粒物与油滴的相互作用加强。不同颗粒物经过有机化改性之后OSA除油效率升高，改性之后DMSO-高岭土-OSA除油效率达到70.17%。 消油剂对不同原油的粘度、油/水界面张力以及乳化率均有一定影响，随着剂油比增大，油粘度与油/水界面张力均降低，油乳化率升高，消油剂对原油的适宜投加量在20%~30%左右。 实验结果表明，消油剂与颗粒物联合应用之后OSA除油效率显著升高，在DOR为0.25时DMSO-高岭土-OSA除油效率达到85.83%。随着消油剂的施加、剂油比的增大以及颗粒物的有机化改性，颗粒物对油中的重质烷烃和芳香烃组分结合率均升高。 实验结果表明，不同实验条件对OSA的结构特征均有一定影响。当温度升高、盐度升高以及施加消油剂条件下，OSA中油滴总量增多，油滴易伸长变形且OSA平均粒径减小。消油剂与颗粒物的联合作用对于滨海溢油的清除具有一定的增强作用。

目录

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第一章 绪论

1.1 课题来源与选题依据

1.1.1 国内外海洋溢油污染现状

1.1.2 海洋溢油污染造成的危害

1.1.3 海洋溢油污染控制技术的发展

1.2 油-悬浮颗粒物凝聚体应用于海洋溢油的研究现状与发展

1.2.1 油-悬浮颗粒物凝聚体应用于海洋溢油的研究现状

1.2.2 油-悬浮颗粒物凝聚体形成的机理与影响因素

1.3 研究目标及研究内容

1.3.1 课题研究目标

1.3.2 课题的主要研究内容

第二章 实验材料及实验方法

2.1 实验材料

2.1.1 实验药品

2.1.2 实验样品

2.1.3 实验仪器

2.2 实验方法

2.2.1 颗粒物样品采集与测定

2.2.2 海水样品采集与测定

2.2.3 原油样品采集与测定

2.2.4 油-悬浮颗粒物凝聚体的制备及油含量测定

2.2.5 不同颗粒物的改性制备与表征

2.2.6 油-悬浮颗粒物凝聚体中油化学组分测定与结构特征观察

第三章 实验结果与讨论

3.1 实验样品理化性质分析

3.1.1 颗粒物样品主要性质

3.1.2 原油样品主要性质

3.2 油-悬浮颗粒物凝聚体形成的颗粒物材料筛选及其改性研究

3.2.1 不同矿物类型的颗粒物对OSA除油效率的影响

3.2.2 不同粒径和浓度的颗粒物对OSA除油效率的影响

3.2.3 不同温度和油品类型对OSA除油效率的影响

3.2.4 不同盐度对OSA除油效率的影响

3.2.5 不同颗粒物的改性对OSA除油效率的影响

3.3 消油剂对溢油性质的影响研究

3.3.1 消油剂对原油粘度的影响

3.3.2 消油剂对油/水界面张力的影响

3.3.3 消油剂对原油乳化率的影响

3.4 消油剂对油-悬浮颗粒物凝聚体形成特征的影响研究

3.4.1 消油剂对油-悬浮颗粒物凝聚体除油效率的影响

3.4.2 消油剂对油-悬浮颗粒物凝聚体中油化学组分的影响

3.4.3 不同条件对油-悬浮颗粒物凝聚体结构特征的影响

结论

研究结论

研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢