吸油材料研究进展

王泽甲,张小博,武玉亮,杨绍娟（燕京理工学院,河北　廊坊　065201）

吸油材料研究进展

王泽甲,张小博,武玉亮,杨绍娟
（燕京理工学院,河北廊坊065201）

摘要：随着工业的发展，油污染事件频繁发生。吸油材料的研究与开发在解决环保、生态环境等问题方面发挥着举足轻重的作用。本文对吸油材料进行了全面的概述，对其分类、吸油机理、吸油性能的表征进行了详细的介绍。分析了现阶段的常用的吸油材料存在的缺点及不足，并对其前景进行了展望，吸油材料应向着高效、廉价、环保、可生物降解的方向发展。

关键词：吸油材料;吸油性能;天然生物质材料

由于工业的发展与人们生活生产的需要，对石油资源的消费与日俱增，导致石油化工企业持续扩增，而由此产生的含油污水的水质更加复杂多样，带来的污染问题日趋严重。油体泄漏会污染海岸沿线，危害海洋生物，而且还破坏了海滨风景，影响美学价值，给经济带来巨大的损失。处理水面浮油常用的处理方法有物理、化学和生物技术,处理海上石油泄漏的主要措施是用吸油物质来机械回收泄漏区域的石油。用吸油材料处理含油污水，具有快速、高效、无二次污染等优点，而且吸油材料一般价格低廉，降低了处理成本。吸油材料作为一种环保型溢油处理手段，既具有吸附法处理溢油的优点，又避免了新的环境问题的产生，具有广阔的应用前景。为了净化环境，需迅速有力地回收因各种原因泄入环境的油污，因而吸油材料的研究开发是国内外学者的研究重点。

1　吸油材料的介绍

吸油材料根据不同的分类方法，可以进行多种分类。一般可分为传统吸油材料和新型吸油材料两大类。

1.1传统型吸油材料

按原料分，传统型吸油材料可分为无机吸油材料和有机吸油材料两种类型，其中，有机吸油材料又包括天然有机吸油材料和合成有机吸油材料；按吸油机理可分为凝胶型、吸藏型和吸藏凝胶复合型；还可按材料的外观分类，可分为片状类、粒状水浆类、粒状固体类、包裹类、编织布类、乳液类等[1]。

由于传统吸油材料具有吸油效果不明显、吸油量低、油水选择性不高、保油性能差等特点，已经满足不了实际应用，因此传统吸油材料已开始向新型吸油材料过渡，研究新型吸油材料是必然趋势。

1.2高吸油材料

高吸油材料是一种功能高分子材料，优点是高效性，吸油速度快、吸油量大、吸油品种多，油水选择性高，吸油后不漏油，且使用方便，而且对水面浮油也能有效回收，对水具有净化作用。

按单体不同，高吸油树脂材料一般可分为两类：

（1）丙烯酸酯类及甲基丙烯酸酯类，这两类单体来源广泛，是常见的聚合单体。国内的主要研究方向是丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯高吸油树脂；

（2）烯烃类。由于烯烃分子内不含极性基团，因此此类树脂对油品有更加优越的亲合性能。国内外研究的新热点是长碳链烯烃，这部分烯烃对各种油品均有很好的吸收能力，但是由于来源较少，至今仍处于研究开发阶段。

高吸油树脂的合成方向有两个：一是纯单体合成高吸油树脂；二是对天然或合成高分子进行改性合成高吸油树脂。

2　吸油机理

传统型吸油材料的吸油机理包括吸藏型、凝胶型和吸藏凝胶复合型。具有疏松多孔结构物质的吸油材料大多是吸藏型，通过借助材料表面存在的间隙和孔洞的毛细管力吸附油品并将其保持在孔隙间。这种吸油材料具有吸油速度快，但保油性差的特点。低交联的亲油高聚物的吸油材料是凝胶型，特点是吸油时需加热，吸油速度慢，冷却后形成胶体。这类材料依靠存在于分子间或材料间的物理凝聚力，在形成网络结构的过程中产生间隙空间对油进行包裹吸收。吸藏凝胶复合型是以上两种机理的结合，既具有多孔结构，在其吸油后分子又能形成凝胶。具有吸油量少，种类也少，吸油速度慢的特点。

高吸油树脂的吸油机理是通过存在于亲油基和油分子间的范德华力来吸油的。高吸油性树脂的基本单体是亲油性单体，由低交联度聚合物构成，材料内部具有一定的微孔，高分子之间具有三维交联网状结构。由于存在树脂分子内的亲油基链段与油分子会发生溶剂化作用，高吸油性树脂发生溶胀。由于存在网状交联结构，当交联程度适当的情况下，树脂只溶胀而不溶解，油分子被包裹在大分子网络结构中，达到吸油和保油的目的。

3　吸油性能指标

吸油材料的吸油性能一般包括吸油率、吸油速度、保油性能、油水选择性、毒性等指标。吸油率要大吸收的油量尽可能多，多用质量比来表示，吸油率=（吸油后材料的质量—吸油前材料的质量）/吸油前材料的质量；吸油速度要快，吸油速度可以用单位质量的吸油材料吸一定量的油需要多少时间来表示，也可以用单位质量的吸油材料在一定的时间内吸多少油来表示。保油性好的吸油材料不易漏油，能够将油很好的包裹在吸油材料中。油水选择性好的吸油材料吸油量多，吸水量少甚至不吸水。而且吸油材料必须无毒性，避免产生二次污染。

4　天然生物质材料研究现状

我国作为农业生产大国，具有非常丰富的生物质资源。小麦、玉米、水稻、棉花、大豆等农作物每年产生的秸秆量约7亿吨，而其中6亿吨的秸秆可进行收集利用。但目前，30%～40%的秸秆采用堆砌处置或露天焚烧等方式处理[2]，不仅对大气环境造成污染，增加温室气体排放，而且给人们的生产生活带来许多危害，焚烧产生的浓烟使空气的能见度下降，可见范围降低，容易引发交通事故；焚烧产生的二氧化氮、二氧化硫、可吸入颗粒物的浓度达到一定程度时，刺激人的眼睛、鼻子和喉咙，引发身体疾病。我国的森林蓄积量137.21亿m3，具有数量巨大的林木生物质资源，达190亿吨以上，林地废物树皮、树叶、锯末等分布广泛，约为2亿多吨[3]。我刚对农林废弃物的利用率不高，一般材料焚烧或掩埋的处理方式，消耗了大量的人力物力而且造成资源的浪费。

与其他能源相比，天然生物质属于可再生资源，它的优势在于具有再生性、清洁性。目前世界各国，特别是发达国家，积极探索天然生物质的转化利用，将天然生物质资源转化为化工原料或新型工业材料[4]，最典型的应用是作为生物吸附剂用于处理工业废水，可用于回收重金属，还能用于处理有机污染物及放射性废水，去除废水中油污，具有十分广阔的应用前景。

目前，国内外许多学者将天然生物质用于含油污水的处理。国外的学者发现一些天然生物质材料，如棉花纤维、蚕茧[5]、羊胡子草纤维、洋葱皮[6]、洋麻、和羊毛纤维[7]等，其中的一些天然纤维与典型的有机合成纤维相比，对石油有更好的吸附效果。国内学者肖伟洪[8]等将天然多孔灯芯草用于柴油和机油的处理，研究发现灯芯草对两种油品均有较好的吸附效果。

天然废弃物最大的优点是易于得到而且价格低廉，如果可作为吸油材料处理含油污水既经济又环保。既达到废物利用的目的，又能节省处置费用，值得推广。

5　存在的问题

传统的吸油材料具有吸油量小，吸油率低，保油性能差，油水选择性不高等特点。而新型的高吸油树脂虽然具有较高的吸油率，保油性能好且不易漏油等特点，但是高吸油树脂吸油后几乎不能进行循环使用，无法再生利用，而且吸油后的树脂的处理也是一个难题。今后含油废水的新型吸附剂的研究与开发处理应集中在以下几个方面：

（1）以天然产物作为原料，用比较简单的工艺制造价格低廉的吸附剂，降低生产成本，同时达到以废治废的目的。

（2）研制吸油性能好、保油性能高、吸油速率快、油水选择性好、化学性质稳定的性能优异机械强度好、的吸油材料。

（3）研制可生物降解或可重复使用的吸油材料，避免吸油材料造成二次污染。

综上所述，廉价、高效、环保的复合型含油污水吸油材料将成为未来研究的热点。

参考文献：

[1]陆晶晶,周美华.吸油材料的发展[A].东华大学学报（自然科学版）,2008,28(01):126—130.

[2]袁才生.废弃生物质资源综合利用技术研究与应用[D].南京：南京农业大学,2006.

[3]段新芳,叶克林,张宜生.我国林业生物质材料产业现状与发展趋势[B].木材工业,2011,07(25):22-25.

[4]刘传富，孙润仓，张爱萍.废弃物处理工业废水的研究进展[A].现代化工,2006,07(26):84-87.

[5]HiroshiMoriwaki,ShioriKitajima,MasahiroKurashima, etal.Utilizationofsilkwormcocoonwasteasasorbent fortheremovalofoilfromwater.JournalofHazardous Materials,165(2009):266-270.

[6]S.A.Sayed,A.M.Zayed.Investigationoftheeffectiveness ofsomeadsorbentmaterialsinoilspillclean-ups. Desalination194(2006):90-100.

[7]B.Wu,M.H.Zhou.Recyclingofwastetyrerubberintooil absorbent[J].WasteManagement29(2009):355—359.

[8]肖伟洪,王丽华,丁海新.天然多孔灯心草对柴油和机油的吸附实验研究[J].江西化工,2005(02):68-70.

作者简介：王泽甲(1987-)，女，河北廊坊人，硕士，研究方向：水污染处理。