活性炭吸附處理溢油，使用環(huán)保的磁性活性炭納米混合液來(lái)進(jìn)行。
石油鉆探，包括油輪在內(nèi)的事故，海上石油勘探和生產(chǎn)都可能會(huì)污染海岸線和海上水域。這些漏油會(huì)對(duì)海水，動(dòng)物群和自然植物群產(chǎn)生有害影響。因此，開(kāi)發(fā)用于處理溢油在水上的新技術(shù)是一個(gè)重要的問(wèn)題。雖然可以使用物理，化學(xué)和生物過(guò)程來(lái)去除油。這些方法涉及分散劑，脫脂劑和吸附劑。并且大多數(shù)方法處理效果不是很好而且花費(fèi)還高。這次我們研究使用活性炭吸附劑用過(guò)載入帶磁性材料合成磁性活性炭納米混合液，從而通過(guò)外部磁場(chǎng)輕松分離溢油。
溢油處理過(guò)程中的吸附技術(shù)
使用分批技術(shù)研究了溢油的吸附。首先，對(duì)原材料進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)程序，以研究它們?cè)谀M條件下的吸油親和力和吸水率。然后，使用堿性或酸性改性工藝對(duì)其進(jìn)行化學(xué)改性。在化學(xué)改性過(guò)程之后或在碳化和磁化過(guò)程之后，對(duì)生產(chǎn)的粉末狀活性炭進(jìn)行測(cè)試，以確定其在漏油過(guò)程之后的吸油能力和吸水率。比較了所有制備材料的溢油吸附特性，以確定記錄了高吸油親和力和低吸水率的好用材料。
通過(guò)以下以下步驟在模擬的野外條件(動(dòng)態(tài)測(cè)試)下確定溢油的吸附親和力：(1)將500 ml的人造海水(3.5%NaCl)放入一升的玻璃燒杯(池)中。(2)向燒杯中加入一定量的油(40ml)，以產(chǎn)生5.00mm的浮油。(3)使用恒溫水浴將浴溫度保持恒定在25±1℃。(4)將活性炭材料的比重放在聚丙烯墊上。(5)在一定的搖動(dòng)時(shí)間之后，然后用網(wǎng)除去潤(rùn)濕的活性炭材料，并在燒杯上瀝干5分鐘。(6)確定樣品重量并計(jì)算吸油親和力。(7)將樣品和殘留在表玻璃中的任何殘留物轉(zhuǎn)移至活塞以提取油。(8)的水含量是由離心分離機(jī)技術(shù)測(cè)定。(9)確定被原材料或制備的活性炭材料吸收的油量。該測(cè)試在模擬現(xiàn)場(chǎng)條件并研究所制備活性炭的親油性和疏水性。
活性炭形態(tài)表征(SEM)
使用SEM比較了原材料，活性炭和磁性活性炭產(chǎn)物的形態(tài)結(jié)構(gòu)，以確定活化和磁化過(guò)程后產(chǎn)生的變化。SEM檢查(圖1)揭示了磁性活性炭的表面形態(tài)不同于其天然水葫蘆原料和活性炭的母體，后者表現(xiàn)出較寬的層積和多孔結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)碳化和磁化過(guò)程，纖維聚集并縮短了包含大量纖維的束，并出現(xiàn)了一些碳纖維堆積。由于原材料的碳化過(guò)程引起的多樣性，活性炭的孔區(qū)域在天然纖維中包含較小的孔，無(wú)論該纖維束中的孔變大。此外，它的觀察到，制備活性炭的外表面上達(dá)到大的孔。
圖1：表面成像的SEM顯微照片(a)拍攝了原材料一，(b)原材料二，(c)制備的活性炭，(d)固定磁鐵礦的活性炭。
活性炭對(duì)處理溢油的影響因素
油膜厚度的影響(初始油濃度)在溢油的情況下，的廢油的初始濃度用初始油膜厚度表示，然后可以通過(guò)使用全部污染溶液(水和油)將其轉(zhuǎn)換為濃度。由于缺乏初始的高油濃度所需要的活性炭面積，因此即時(shí)油的吸附有所減少。這可能歸因于對(duì)磁性活性炭的油表面吸附的改善，這顯著增加了油團(tuán)聚到磁性活性炭顆粒上的油，從而阻礙了油吸附過(guò)程。但是，初始油濃度的增加與吸附親和力的增加有關(guān)。初始油濃度在吸附中對(duì)活性炭的親和力起重要作用，可以通過(guò)減少?gòu)U溶液中的油的吸收阻力來(lái)恢復(fù)油吸附的這種增強(qiáng)。
混合速率是吸油現(xiàn)象中的重要因素，在那里，它對(duì)本體溶液中的油分布和外邊界膜的建立都具有深遠(yuǎn)的影響。在攪拌速度為0–250 rpm的范圍內(nèi)，研究了混合速率對(duì)除油百分率和油在制備的活性炭上的吸附親和力的影響。由于在活性炭表面上穩(wěn)定的膜形成，這種除油和吸收親和力的下降可以返回到油分子的解吸趨勢(shì)的增加。油的解吸過(guò)程的這種傾向可以返回到需要更多能量輸入的高攪拌速率，這產(chǎn)生了高剪切力，該高剪切力打破了油分子與活性炭之間的鍵。因此，以105rpm的混合速率足以證實(shí)表面上所有可用的磁性活性炭結(jié)合位點(diǎn)都對(duì)油吸附具有活性。
使用磁性活性炭清理漏油污染的廢水。測(cè)試發(fā)現(xiàn)，油吸附以單層形式存在于活性炭上，同時(shí)在活性炭材料表面上存在一些油吸附異質(zhì)性或通過(guò)它的孔隙?；钚蕴刻幚硪缬瓦^(guò)程的主要機(jī)理是物理吸附，包括油與制備的磁性活性炭之間的范德華力。因此，可以認(rèn)為是油吸附以單層形式存在于活性炭上，同時(shí)在活性炭材料表面或通過(guò)其孔具有一定的油吸附異質(zhì)性。
