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1、溢油污染处理之膨胀石墨吸附法摘要：随着海洋石油工业和海上石油运输业的不断发展，石油的勘探、开发，海上 溢油事故逐渐增多。溢油事故不仅会带来巨大的经济损失还会造成极其严重的环 境污染。溢油污染是海洋污染中最为引人注目的一种油污染1。对于溢油污染， 采取各种手段预防必不可少，但是再预防也不可能做到完全避免溢油事故的发 生。对此，科学家们都在竭力寻找各种方法，希望能更快速有效的降低溢油污染 所带来的危害。本文所提及的“膨胀石墨吸附法”，即用膨胀石墨来吸附海上油 污。膨胀石墨是一种可再生环境修复材料，石墨高温膨胀后可得到一种疏松，多 孔，质轻的物质，该物质可以在水中有选择地除去被吸附的非水溶液，特别是
2、从 海上、河流和废水中除去油类及有机成分。关键词：石油，溢油事故，油污染，膨胀石墨吸附法，有选择地，油类，有机成分1. 传统溢油处理方法常用的溢油处理方法可分为物理方法，化学方法。物理方法虽然是最直接并且没有副作用的一种方法，但清污效果不佳并且循 环使用次数少。化学方法是指像水中喷洒化学药剂，如消油剂，固化剂等等。但这类化学药 剂往往价格昂贵，作用期短并且由于环境制约用量收到限制。因此，想要处理还是溢油事故的关键就是要发明一种高效环保的去除水中油 类物质的材料，而这其中膨胀石墨倍受青睐。2. 膨胀石墨用于溢油污染治理2.1膨胀石墨的制备与性质石墨是碳的一种晶体，层状结构，属混合型品体，常呈鳞片
3、状。它具 有熔点高；导电、导热好；化学稳定性好（能耐强酸、强碱和有机溶剂的侵蚀）；. 自润滑性好（在高温下仍保持其良好的润滑性）；涂敷性和可塑性较强，加工成 任意形状，能牢固粘贴在固体表面上不脱落等优点。1840年由德国Schafhaeutl4在将鳞片石墨浸入浓硫酸和浓硝酸中时 首次发现了膨胀石墨。膨胀石墨是由天然鳞片石墨经插层处理、水洗、干燥、高 温膨化制得的一种疏松多孔的蠕虫状物质，也叫蠕虫石墨。经高温膨胀后，石墨 原先的平面层已经明显裂开，表面具有丰富的网状结构，具有很高比表面积和很 少的化学基团，它不仅保留了石墨愿意的优良特性，还具备了天然石墨没有的对 有机物吸附性好W，可压缩，有回弹
4、性等性能。2.2膨胀石墨用于海洋溢油污染处理Maryasin，llya7（以色列）等在1991年发表的专利中指出，蠕虫状膨胀石墨 具有从水中吸附石油产品的性能，可以做成各种形状，它不吸附水，在吸附了大 量的油之后，结成块状漂浮在水面，不下沉，便于收集。清华大学用天然鳞片石墨（粒度0.3mm，含碳量99%），经过电化学插层 值得比表面积为69.81m2/g的膨胀石墨对油类进行浸泡吸附实验，结果如图（1）。结果显示膨胀石墨，棉花，活性炭三种材料中，膨胀石墨对各种类的油 吸附量最大，其中最重油的吸附量达到79.2g/g,对汽油的吸附量也达到了 37.7g/g。对棉花和膨胀石墨加压后做实验，得到结果如
5、图（2）结果显示，即使是加压后，膨胀石墨的吸附量仍然高于棉花，这说明无论是 否加压，膨胀石墨的吸油贮油空间都远远大于棉花。由以上两个实验可以看出，膨胀石墨所具的有超大的吸附能力初步展现了其 在海洋油污染方面良好的应用前景。2.3膨胀石墨的再生吸附能力根据河北大学的膨胀石墨再生处理方法实验，我们可以从中得到结论：（1）被导热油饱和的膨胀石墨可以通过真空抽滤法或者燃烧法再生，2 种方法对油的脱除效率分别为68.6%和98%，连续5次吸附中真空抽滤法和燃烧 法再生效率均接近50%。（2）真空抽滤法是一种经济、安全、有效的再生方法，可以回收由于泄 漏而损失的油。3. 我设想的海上溢油污染治理方法木棉-
6、猪毛三维硼-碳纳米管高效新型吸油海绵。猪毛为丝状结构，质地硬，不容易变形。对于木棉一猪毛复合吸油材料，其 饱和吸油量的大小主要取决于木棉的外部结构形态，而木棉的外部结构形态又受 到猪毛的影响。起支架作用的是猪毛。在这种复合材料中，木棉在吸油后滴油会 出现外部体积的减小，而猪毛的存在却对木棉外部体积的减小起阻碍作用，减小 木棉储油空间的下降，即减小孔隙率的降低。将木棉和猪毛根据一定比例（按照每0.26克的木棉放1.79克的猪毛的比例 10），利用弹花机和揉模机做成薄薄的毡子，将三维碳纳米管uh裁剪成 5mm*5mm*5mm的小立方块，均匀撒在毡子上，然后覆盖上一层毡子，用电脑衍缝 机将其锁边，制
7、成新型海绵。将制作好的新型海绵可以用船舶拖到海绵上进行吸油实验，得出数据可以加 以改进。4. 结论（1）膨胀石墨制备原材料简单便宜，方法简单，且对设备无腐蚀性，可通 过相应技术再生利用，是一种具有良好应用前景的吸油材料。（2）膨胀石墨对油有很高的吸附能力，主要方式为填充式吸附。表面存在 丰富的多孔结构，对油有的分级吸附性能。(3) 高效新型-三维纳米管的惊人的吸油能力和便宜的生产原料不排除其将 来成为广泛应用的吸油材料的可能性。5. 结语化石能源是人类目前广泛使用的能源，尤其是石油。近年来海上溢油事 故频频发生，我们熟知的大连7,16新港漏油事故和墨西哥湾溢油事故都对环境 造成了不良的影响。关
8、于高效绿的溢油之后的应急及后续处理是人类急需解决的 问题。无论是膨胀石墨还是高效吸油海绵或者传统的溢油污染治理方法，目的只 有一个，让我们海洋更加蔚蓝，刚加清澈。6. 参考文献：1 卓诚裕.海洋油污染防治技术M.北京：国防工业出版社，1996.82 W.C.Shan et al.，Liquidphase adsorption performance on expanded graphite International Symposium of Carbon， 1998 ( Tokyo)3 任京成，杨赞中，沈万慈，陈从喜膨胀石墨一一一种新型环境材料J. 非金属矿工业导刊，1999 (3)： 64
9、 Schafhaeutl C.On the combinations of carbon with silicon and iron, and other metals,forming the different Species of Cast Iron,steel, andmalleable ironJ.Phil.Mag.1840，16:570-5905 Masahiro Toyoda,Michio Inagaki. Heavy oil sorption using exfoliated graphite New application of exfoliated graphite to p
10、rotect heavy oil pollution J. Carbon，2000,38:199-2106 沈万慈，曹乃珍，温诗铸，刘英杰，刘志雄，稻垣道夫，膨胀石墨对有 机化合物的吸附J，碳素技术，1996，(3)： 1-57 Marysin I. Shelef G Sandbank E，Espanded graphite and preparation and use in removing oil from water， E.P.435766(1991)8 曹乃珍.清华大学博士学位论文D.19979 庞秀言，任海丽，巩非，游婷婷，膨胀石墨对油的吸附性能及再生处理 方法，河北大学学报，2008.9,28:510 木棉及木棉基复合吸油材料的吸油性能研究11 Nature , Covalently bonded three-dimensional carbon nanotube solids via boron induced nano,junctions
