环境因子对4种溢油分散剂乳化性能的影响*

李广茹

（中海石油环保服务（天津）有限公司 天津 300452）

环境因子对4种溢油分散剂乳化性能的影响*

李广茹

（中海石油环保服务（天津）有限公司 天津 300452）

文章以4种溢油分散剂为研究对象，以10 min乳化率为观察指标，在实验室条件下依据国家标准，评价了4种溢油分散剂的乳化性能，以及温度、盐度、剂油比等环境因素对乳化稳定性能的影响。结果表明，温度显著影响4种溢油分散剂的稳定性能；盐度对4种溢油分散剂稳定性能的影响较小；不同比例的溢油分散剂加入对溢油分散剂稳定性能的影响变化较大。与溢油事故现场相关的实验研究还需要进一步开展。

溢油分散剂；使用效果；温度；盐度；剂油比

1 前言

伴随着全球石油需求的快速增长，海上溢油污染事件频发，严重威胁了海洋生态环境。采取切实可行的溢油污染处置措施，对于保障和改善海洋环境，维持海上油气开采持续健康的发展具有重要的现实意义。在溢油处置过程中消油剂的使用也是一项重要措施。

现有消油剂多为化学溢油分散剂，是由表面活性剂、溶剂及少量助剂复配而成的油处理剂，由于其在一定条件下能够快速处置溢油污染，被广泛应用于溢油污染应急处置过程中［1］。在消油剂使用过程中，表面活性剂分布于油水界面上，在其亲油基团的作用下，油／水之间的界面张力被降低，形成易于分散的水包油 （O／W）结构的颗粒。颗粒表面定向地分布着表面活性剂的亲水基团，阻挡油滴的重新集合，使油滴的表面积大大增加，有利于油与水的充分接触与混合，从而达到提高溢油分散、生物降解和光化学氧化的目的，可以减小溢油事故的发生对海洋生态系统的影响［2］。

乳化率作为指示溢油分散剂使用效果的有效指标，被广泛应用于溢油分散剂相关试验研究与产品测试标准中。如，我国针对溢油分散剂的室内试验多集中于产品乳化率的评价。目前产品乳化性能的测试方法主要依据国家标准（GB18188.1－2000《中华人民共和国国家标准——溢油分散剂技术条件》）及行业标准（HY044－1997《中华人民共和国行业标准——海洋石油勘探开发常用溢油分散剂性能指标及检验方法》）中规定的测试方法进行。国外针对溢油分散剂的室内研究主要通过BFT（baffled flask test）测试方法进行测试［3－5］。

以4种溢油分散剂RS－1、TH、QG－1、GF为研究对象，以溢油分散剂10 min乳化率为指标，在实验室条件下研究了这几种溢油分散剂的乳化稳定性，以及温度、盐度、剂油比对溢油分散剂的乳化稳定性的影响。该研究为筛选高效溢油分散剂，确定溢油分散剂的使用条件以及溢油分散剂的最佳使用量提供基础数据和科学依据。

2 材料与方法

2.1 材料

2.1.1 溢油分散剂

溢油分散剂为：RS－1、TH、QG－1、GF，分别取自广东、天津、山东3家消油剂生产厂家。

2.1.2 原油

准确称取500 mg原油（密度：953.94 kg／m3）溶于25 m L三氯甲烷中，得到2×104mg／L原液。分别取1 mL，2 mL，3 mL，4 mL，5 mL原液，稀释至10 mL，制备实验油－三氯甲烷溶液系列标准溶液。浓度分别为2×103mg／L、4× 103mg／L、6×103mg／L、8×103mg／L、10× 103mg／L。用波长650 nm，0.5 cm的比色皿测定系列标准溶液的吸光度，绘制油浓度和吸光度的标准曲线。

2.1.3 海水

取自天津港码头，经过滤、灭菌后放至室温使用。

2.2 方法

2.2.1 4种溢油分散剂乳化率测定

实验在温度25℃±1℃，盐度30±1的条件下进行。原油与海水比例为1∶50，4种溢油分散剂与原油的比例为1∶5。乳化率的测定依据GB18188.1－2000《中华人民共和国国家标准——溢油分散剂技术条件》中规定的方法。将容器置于恒温水浴振荡器中，以120 r／min的频率振荡，乳化30 s以后，静置10 min，取出下层乳化液，用石油醚进行萃取，将萃取液稀释到合适浓度后在650 nm处测定吸光度，以三氯甲烷对照，测定10 min时4种溢油分散剂的乳化率。

2.2.2 温度对4种溢油分散剂乳化率的影响

设置15℃、20℃、25℃、30℃4个温度梯度。其他条件同2.1节考察4种溢油分散剂的乳化率。

2.2.3 盐度对4种溢油分散剂乳化率的影响

设置25、30、35共3个盐度梯度。其他条件同2.1节考察4种溢油分散剂的乳化率。

2.2.4 剂油比对4种溢油分散剂乳化率的影响

剂油比 （DOR），4种溢油分散剂与原油的比例分别设置为10%、15%、20%、25%、30%，观察4种溢油分散剂的稳定性能。

2.3 数据处理

实验设3个平行，其中2次重复，Origin-Pro8.0统计软件包处理统计数据。One-way-ANOVA进行统计差异分析，检验P在0.05和0.01水平的差异显著性。

3 实验结果

3.1 4种溢油分散剂乳化率测定

RS-1、TH、QG-1、GF 4种溢油分散剂的乳化率与对照组相比，4种溢油分散剂均显著提高了原油的乳化效率。其中以RS-1溢油分散剂和TH溢油分散剂的乳化效果较好。QG-1溢油分散剂和GK溢油分散剂的乳化效果虽然显著高于对照组，但均小于20%，表明QM－1溢油分散剂和GF溢油分散剂稳定能力较低。4种溢油分散剂乳化率分别为：RS-1为38%；TH为21%；QG-1为14%；GF为17%。其乳化原油稳定性能由大到小依次为：RS-1、TH、GF、QG-1。

3.2 温度对溢油分散剂乳化稳定性的影响

温度对4种溢油分散剂处理原油稳定性能的影响与对照组相比，4种溢油分散剂在25℃的乳化率最高，表明25℃是4种溢油分散剂使用的最佳温度。QG-1溢油分散剂和GF溢油分散剂在15℃时乳化率极低。

3.3 盐度对溢油分散剂乳化稳定性的影响

盐度对4种溢油分散剂处理原油乳化性能的影响与对照组相比，4种溢油分散剂均在盐度为30时乳化率最高，表明30是溢油分散剂使用的最佳盐度。相对于TH、QG-1和GF，RS-1溢油分散剂在各盐度处理组对原油的乳化效果最为显著，但是盐度高于和低于30，其乳化稳定性能均降低，盐度为35的各处理组，乳化率均呈现下降趋势。

3.4 剂油比对溢油分散剂乳化稳定性的影响

4种溢油分散剂以不同添加比例处理原油后，乳化率与对照组相比，4种溢油分散剂的添加均可以使原油不同程度的乳化分散，其中以添加20%处理组乳化率最高，表明20%处理组具有最稳定的原油乳化能力。4种溢油分散剂中，RS-1的乳化效率最高，但是在30%添加处理组，其乳化率也低于20%。表明大剂量添加溢油分散剂并不能一直提高原油的乳化分散效果。TH溢油分散剂只有20%添加处理组乳化率达到21%，QG-1溢油分散剂和GF溢油分散剂的各处理组均没有达到20%的乳化效率。

4 讨论

4.1 环境因子对溢油分散剂乳化稳定性的影响

4.1.1 温度对溢油分散剂乳化稳定性的影响

温度降低时，原油黏度增加，油水表面张力增大，溢油分散剂扩散速度下降，导致乳化稳定性降低［6］，温度升高时，溢油分散剂更容易与原油混合乳化，溢油分子能更充分的分散，因此升高温度能明显提高溢油分散剂的乳化稳定性，25℃时溢油分散剂的乳化效果最佳。

4.1.2 盐度对溢油分散剂乳化稳定性的影响

通过实验可以发现，与温度、剂油比对溢油分散剂乳化率的影响程度相比较，盐度对溢油分散剂乳化稳定性影响较小。盐度变化时，除了RS-1溢油分散剂乳化率变化较大，其他3种变化并不显著。

4.1.3 剂油比对溢油分散剂乳化率的影响

当DOR较高时，溢油分散剂含量高，达到油水界面上的表面活性剂就增多，从而更大程度地降低表面张力，提高乳化率。溢油分散剂的主要成分为化学表面活性剂，有研究发现，当DOR为10%～15%之间时，溢油分散剂中的表面活性剂不能全部到达油水界面，乳化率出现短暂的平衡。当继续提高剂油比，平衡状态被破坏，乳化率继续增大。但是当剂油比继续提高，大于20%时，乳化率逐渐下降。表明溢油分散剂的用量对于溢油分散剂的使用有较大的影响。因此，无限制增大溢油分散剂的投放量，并非可以提高溢油污染分散效果，反而会引起海洋生态环境的二次污染。

4.2 其他因素对溢油分散剂乳化稳定性的影响

分别从原油、剂油比、海水温度、盐度对4种溢油分散剂的乳化效果进行分析。结果表明，在温度、盐度等因素的影响下，溢油分散剂的乳化效果会出现不同的结果，原因可能与实验室条件、实验材料、实验设计、实验误差等有关。实验室条件下，发现在温度、盐度、剂油比等因素中，温度显著影响溢油分散剂的乳化稳定性能，在15℃～25℃范围内，4种溢油分散剂的稳定性较好，大于25℃，4种溢油分散剂均呈现不同程度的下降；盐度对4种溢油分散剂稳定性能的影响较小，盐度30时，溢油分散剂乳化稳定性能最高；不同比例的溢油分散剂加入对溢油分散剂稳定性能的影响变化较大，以20%比例加入时，4种溢油分散剂的稳定性能最强。

研究发现，影响化学溢油分散剂乳化效果的因素，除本文所列出的温度、盐度、剂油比3类因素外，萃取次数［6］、温度与盐度共同作用、温度与剂油比共同作用均会对溢油分散剂的乳化效果产生不同程度的影响。

5 结论

①通过实验得出的结论是：4种溢油分散剂乳化稳定性能由大到小依次为：RS-1、TH、GF、QG-1；②25℃时4种溢油分散剂具有最佳的原油乳化分散能力；③盐度为30时，4种溢油分散剂乳化分散能力最高；④剂油比为20%时，4种溢油分散剂的乳化分散能力最强。

［1］ ZUKUNFT P F.Summary report for sub-sea and sub-surface 0il and dispersant detection［R］.Washington，D C，US：US Coast Guard，2011.

［2］ LESSARD R R，DEMARCO G.The significance of oil spill dispersants［J］.Spill Science＆Technology Bulletin，2000（6）：59-68.

［3］ SORIAL G A，VENOSA A D，KORAN K M，et al.Oil spill dispersant effectiveness protocol.I：impact of operational variables［J］.Journal of Environmental Engineering-ASCE，2004，130（10）：1073－1084.

［4］ SUIDAN M T，SORIAL G A，Analysis of dispersant effectiveness of heavy fuel oil and weathered crude oils at two different temperatures using the baffled flask［R］.Washington；U.S：EPA，2005.

［5］ KAKU V J，BOUFADEL M C，VENOSA A D.E-valuation of mixing energy in laboratory flasks used for dispersant effectiveness testing［J］.Journal of Environmental Engineering，2006，132（1）：93－101.

［6］ 包木太，管丽君，马爱青，等.化学溢油分散剂乳化效果影响因素研究［J］.中国海洋大学学报：自然科学版，2012（9）：53－58.

国家科技支撑计划课题（2012BAC14B00）.