富里酸及其复合吸附剂净化废润滑油的研究

摘要

随着全球经济的快速增长及人们生活水平的提高，废弃工业润滑油的产生量不断增加。废润滑油的特性决定了再生利用是解决资源、环境问题的有效途径之一。吸附处理技术是一种重要的废油资源化处理技术，吸附剂作为该技术的核心，一直是油处理领域研究的热点。随着环境污染问题的日渐严峻、传统吸附剂缺陷的日益凸显以及新型吸附材料的不断涌现，使得替代型吸附剂的开发和应用成为油处理领域迫切需要解决的问题。腐殖酸作为一种天然高分子物质，其来源广泛、吸附活性强、本身对环境无毒无害，具有其它吸附剂所不具有的绿色、环保性能。而富里酸是腐殖酸的主要组分之一，具有多种活性官能团，易于提取，已成为腐殖酸领域研究的热点。因此，本文从土壤中提取出三种不同级分富里酸作为新型吸附剂，用傅里叶变换红外对其进行了表征。并且在此基础上将其负载在无腐殖酸土壤上制备了富里酸复合吸附剂，用XRD对复合吸附剂进行结构表征。分别将各级单纯富里酸、复合吸附剂用于对废润滑油的净化试验中，以脱色率为主要考察指标，考察了吸附剂添加量、搅拌温度、搅拌时间对废润滑油脱色率、沥青质、Ca2+、Zn2+去除效果的影响，同时选择油液中难以去除、对环境及人体危害较大的沥青质作为吸附质，用分级富里酸对其进行动力学及等温吸附试验，并结合富里酸红外光谱，探讨富里酸红外特征与吸附沥青质行为间的关系，进一步探索富里酸吸附沥青质的机理，为油处理领域新型吸附剂的开发和应用、环境油污染治理提供理论基础。　　红外光谱分析表明，通过连续碱提取法得到的各级富里酸样品含有官能团的种类相同，但是在含氧官能团、芳香环数量上存在差异，呈现出一级富里酸＞三级富里酸＞二级富里酸的趋势。XRD分析表明，提取的各级富里酸结晶度好、纯度高，并且稳定地负载在载体土壤上，各级富里酸复合吸附剂在晶体结构、结晶度方面存在差异。　　各级富里酸处理废润滑油的单因素试验表明，从同一来源土壤提取的富里酸对废润滑油具有不同的处理效果和处理参数。这可能与各级富里酸的结构差异有关。各级富里酸复合吸附剂处理废润滑油的单因素试验表明，富里酸复合吸附剂处理后的油液指标比单纯富里酸有不同程度的提升，对废润滑油的处理条件、处理效果存在差异。这可能与复合吸附剂的结晶度、晶体结构、富里酸结构差异有关。　　分级富里酸对沥青质的吸附动力学试验表明:3级富里酸对沥青质的平衡吸附量大小顺序为:一级富里酸＞三级富里酸＞二级富里酸。一级动力学方程对一级富里酸吸附沥青质的动力学数据拟合程度较好，二级动力学方程对二、三级富里酸吸附沥青质的动力学数据拟合程度更好。并且一级富里酸比二级和三级富里酸更快地完成快速吸附过程。分级富里酸对沥青质的等温吸附试验表明:升高温度有利于3级富里酸对沥青质的吸附。在一定温度下，3级富里酸对沥青质的吸附等温线均更符合Langmuir-Freundlich模型。说明沥青质的吸附倾向于不规则的表面吸附。　　富里酸红外特征与其吸附沥青质行为间存在以下关系:随着富里酸中OH基团，OCH3、醇类、醚类的C-O基团和芳香基团红外特征的加强，其对沥青质的吸附结合力增强，吸附量增大，总体呈正相关;吸附的非线性特征愈弱，总体呈负相关。温度对富里酸吸附沥青质的吸附特征参数存在一定影响。适当升温会导致吸附特征参数随基团红外特征强度发生变化，分析认为，升温引起的分子热运动增强以及吸附结合强度大小改变可能是导致该现象的主要原因。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 废润滑油再生技术中吸附剂的研究现状

1．2．1 传统吸附剂

1．2．2 人工合成吸附剂

1．2．3 天然高分子吸附剂

1．3 腐殖酸吸附作用的研究现状

1．3．1 腐殖酸对环境中金属离子的吸附

1．3．2 腐殖酸对环境中有机污染物的吸附

1．4 腐殖酸-粘土矿物研究现状

1．4．1 腐殖酸在粘土矿物上的吸附特性

1．4．2 腐殖酸-粘土矿物的吸附作用

1．5 本文的主要研究内容

1．6 创新点

第2章 试验材料与方法

2．1 试验材料

2．1．1 仪器与试剂

2．1．2 分级富里酸的提取

2．1．3 沥青质的提取

2．2 测定方法

2．2．1 油品脱色率的测定

2．2．2 沥青质含量的测定

2．2．3 油中钙和锌含量的测定

2．2．4 油品酸值测定

2．2．5 灰分测定

2．2．6 运动粘度测定

第3章 试验材料的化学表征

3．1 废润滑油的最大吸收波长

3．2 各级富里酸的红外光谱分析

3．3 各级土壤负载宣里酸复合吸附剂的XRD分析

3．4 本章小结

第4章 富里酸净化废润滑油效果研究

4．1 试验方法

4．2 一级富里酸对废润滑油的净化效果研究

4．2．1 一级富里酸添加量对废润滑油净化效果的影响

4．2．2 搅拌温度对废润滑油净化效果的影响

4．2．3 搅拌时间对废润滑油净化效果的影响

4．2．4 一级富里酸对废润滑油的净化条件

4．3 二级富里酸对废润滑油的净化效果研究

4．3．1 二级富里酸添加量对废润滑油净化效果的影响

4．3．2 搅拌温度对废润滑油净化效果的影响

4．3．3 搅拌时间对废润滑油净化效果的影响

4．3．4 二级富里酸对废润滑油的净化条件

4．4 三级富里酸对废润滑油的净化效果研究

4．4．1 三级富里酸添加量对废润滑油净化效果的影响

4．4．2 搅拌温度对废润滑油净化效果的影响

4．4．3 搅拌时间对废润滑油油净化效果的影响

4．4．4 三级富里酸对废润滑油的净化条件

4．5 本章小结

第5章 土壤负载富里酸复合吸附剂净化废润滑油效果研究

5．1 试验方法

5．2 一级富里酸复合吸附剂对废润滑油的净化效果研究

5．2．1 一级富里酸复合吸附剂添加量对废润滑油净化效果的影响

5．2．2 搅拌温度对废润滑油净化效果的影响

5．2．3 搅拌时间对废润滑油净化效果的影响

5．2．4 一级富里酸复合吸附剂对废润滑油的净化条件

5．3 二级富里酸复合吸附剂对废润滑油的净化效果研究

5．3．1 二级富里酸复合吸附剂添加量对废润滑油净化效果的影响

5．3．2 搅拌温度对废润滑油净化效果的影响

5．3．3 搅拌时间对废润滑油净化效果的影响

5．3．4 二级富里酸复合吸附剂对废润滑油的净化条件

5．4 三级富里酸复合吸附剂对废润滑油的净化效果研究

5．4．1 三级富里酸复合吸附剂添加量对废润滑油净化效果的影响

5．4．2 搅拌温度对废润滑油净化效果的影响

5．4．3 搅拌时间对废润滑油净化效果的影响

5．4．4 三级富里酸复合吸附剂对废润滑油的净化条件

5．5 本章小结

第6章 分级富里酸对沥青质的吸附行为研究

6．1 试验方法

6．1．1 动力学试验

6．1．2 等温吸附试验

6．2 分级富里酸对沥青质的吸附动力学特征

6．3 分级富里酸对沥青质的等温吸附特征

6．4 富里酸红外特征与其吸附沥青质特征间的关系

6．4．1 富里酸OH基团红外特征与吸附特征间的关系

6．4．2 富里酸芳环基团红外特征与吸附特征间的关系

6．4．3 富里酸C-O基团红外特征与吸附特征间的关系

6．5 本章小结

第7章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

在学期间发表论文及参与课题情况