磁响应吸油材料的研究进展

论文摘要

海洋环境中的石油污染物主要来自于原油开采和井喷、运输船舶的漏油以及输油管道的泄漏。随着全球能源消费的快速增长,石油的开采与运输也变得日益频繁。然而,在此过程中衍生出的石油污染问题也更加严峻。据估计,世界各地每年平均溢油量多达40万t。大规模的海上溢油处理方法主要包括物理处理法、化学处理法和生物处理法三大方法。其中原位燃烧、分散剂降解等化学方法需要高昂的成本,并且会对环境造成二次破坏;微生物分解等生物方法对自然条件要求十分苛刻;使用机械装置(如撇油器或喷杆)的物理方法需要输入能量或在高压下进行操作。这些方法均不能充分满足对溢油处理的要求。最近学者提出了一种利用磁改性超疏水/亲油的可浸湿吸油材料进行油水分离的方法。这些材料主要由粘土(二氧化硅)、沸石、活性炭、碳纳米管、聚合物、羊毛和秸秆等物质作为基材,通过四氧化三铁纳米颗粒的嵌入或涂覆以赋予材料磁响应特性。这些具有高孔隙率、高比表面积和丰富孔洞结构的吸附材料不但具有可设计调整性,而且经过磁性颗粒改性后,能够制备出在除油能力、油品回收和操作成本等方面均优于传统方法的磁性吸油材料。尤以聚合物为基材的磁响应吸油材料的研究最为广泛,被磁性纳米颗粒涂覆的聚合物海绵的吸油量最高可达50 g/g,且都具有近95%的吸油效率。其他材质的吸油材料也有所报道。这些磁性吸油材料具有三大特点:(1)吸油效率高,吸油量稳定;(2)固油性能好,吸附油不易脱附;(3)易回收,能够循环利用。本文通过阐释吸附材料的磁改性和吸油机理,分析典型磁改性复合材料的吸油性能测试实验,指出各类吸油材料在溢油处理过程中的优势和局限。特别地提出了磁改性粉煤灰沸石吸油材料,概括了固体废物资源领域的最新研究热点,以期为国内相关研究提供参考。

论文目录

• 0 引言
• 1 磁性吸油材料的种类
•   1.1 纳米颗粒
•   1.2 泡沫/海绵
•   1.3 气凝胶
•   1.4 沸石分子筛
• 2 吸油材料的磁改性与吸油机理
•   2.1 磁改性机理
•   2.2 吸油机理
•     （1）物理包覆型吸油机理:
•     （2）静电吸引型吸油机理:
• 3 磁性吸油材料的性能评价
•   3.1 磁性聚合物基吸油材料
•   3.2 磁性碳基吸油材料
•   3.3 磁性硅铝酸盐吸油材料
• 4 结语与展望

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 梁光兵,李艳红,张远琴,訾昌毓,赵文波,张登峰

关键词: 溢油,磁性,油水分离,吸油材料,回收,固废资源

来源: 材料导报 2019年23期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,基础科学

专业: 海洋学,材料科学,环境科学与资源利用

单位: 昆明理工大学化学工程学院,太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地

基金: 国家自然科学基金(21766013),国家级大学生创新创业训练计划项目(201710674111),昆明理工大学分析测试基金(2016T20070105)~~

分类号: X55;TB34

页码: 3999-4007

总页数: 9

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