來源：韓研活性炭網(wǎng) 作者：韓研活性炭網(wǎng) 2017-11-22
活性炭凈化油污海水。近幾十年來，石油工業(yè)發(fā)展如此迅速，已經(jīng)成為世界的重要組成部分。然而，石油污染是海洋污染的主要組成部分，通過各種渠道溢出海洋的石油和石油產(chǎn)品使全球石油生產(chǎn)力每年增長0.6%。開采過程中的泄漏和井噴以及海底底部的自然泄漏是造成海洋油污的原因之一，而海洋油污日益嚴(yán)重，因油輪事故和鉆井事故頻繁發(fā)生而被要求解決。
中國是世界上最大的發(fā)展中國家，石油生產(chǎn)和消費(fèi)量巨大。但由于生產(chǎn)條件和環(huán)境技術(shù)落后，公眾環(huán)保意識(shí)低下，油污問題更為嚴(yán)重。海洋油污的危害，沒有充分的發(fā)言空間。它影響海洋生物的生長，降低海岸線的使用價(jià)值，破壞沿海基礎(chǔ)設(shè)施，甚至破壞海洋的自凈能力，破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)。
高效控制和管理海洋油污是當(dāng)務(wù)之急。一些一般方法用于油污染的海水處理如下：物理方法，包括籬笆，撇油器和油吸附材料，例如稻草，木屑、活性炭等，化學(xué)方法包括分散劑，油品縮合劑等化工產(chǎn)品;，生物修復(fù)技術(shù)和燃燒方法等新的處理方法。由于化學(xué)方法的試劑是潛在的二次污染源，海洋污染可能會(huì)更加嚴(yán)重。吸附氈只能除去海面油膜，而溶解油和乳化油的去除效果不是很理想，而且材料成本較高。用于生物修復(fù)的細(xì)菌需要載體，在大面積使用時(shí)不可能保持較好的效果。
在活性炭的制備和吸附性能研究領(lǐng)域已做了大量的研究工作。以酸處理過的原料來制造活性炭，研究了活性炭吸附劑的活化過程，對(duì)水中多環(huán)芳烴(PAHs)和雜環(huán)染料具有明顯的吸附效果。馬利克還用稻殼吸附劑處理酸性染料廢水，確定了最佳的吸附條件。為了找到有效的方法清除污染海岸的殘油和凈化油污海水，本實(shí)驗(yàn)采用活性炭作為吸附劑。
材料和方法
原料指標(biāo)如下：SiO 2%：≤50、C%：≥40、灰分%：≤45、體積密度g / cm 3：0.1-0.3、 導(dǎo)熱系數(shù)：≤0.05; H 2 O%：≤3。
實(shí)驗(yàn)計(jì)劃如下：
?準(zhǔn)備六種油污染海水混合物(750 ml，pH 6.83)和不同量的活性炭(0,5,10,15,20,25 g)在錐形瓶(1000 ml)中，并在室溫下靜態(tài)吸收3天，然后過濾玻璃砂芯漏斗G4(0.45微米)，并測(cè)量油的濃度。
?在錐形瓶(1000 ml)中準(zhǔn)備五種油污染海水(750 ml)和活性炭(10 g)的混合物，分別靜態(tài)吸收0 h，1 h，3 h，5 h，7 h，然后過濾通過玻璃芯漏斗G4(0.45微米)并測(cè)量油的濃度。
?在錐形瓶(1000 ml)中準(zhǔn)備五種油污染海水(750 ml)和活性炭(10 g)的混合物，靜置分別吸收0 h，1 h，3 h，5 h，7 h，然后過濾玻璃砂芯漏斗G4(0.45微米)并測(cè)量COD濃度。
對(duì)每個(gè)樣品分析三次重復(fù)。用紫外分光光度法和堿性高錳酸鉀(中國海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范(GB 17378.4-2007))分別測(cè)定油和COD的濃度。
結(jié)果與討論
最佳的吸附劑劑量
制備了六種海水(750ml)和活性炭(不同量的0,5,10,15,20和25g)的混合物，相應(yīng)于活性炭劑量0.00,6.67,13.33,20.00,26.67,33.33g / L ，吸附后的油濃度結(jié)果如圖2所示。海水初始油濃度為1.35 mg / L。如圖2所示，在活性炭劑量低于13.33 g / L時(shí)，油濃度迅速下降，最低濃度為0.39 mg / L。然而，隨著活性炭劑量的進(jìn)一步增加，沒有明顯的油濃度下降，在實(shí)驗(yàn)條件下最低油濃度為0.22mg / L。
圖2：油濃度分布圖
從除油效率的角度考慮，當(dāng)活性炭用量為0?13.33 mg / L時(shí)，除油率從0增加到71%??，活性炭用量從13.33增加到33.33 mg / L，提高12.7個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到最高的83.7%。因此，從經(jīng)濟(jì)角度來看，活性炭用量為13.33 mg / L是最佳選擇。
最佳的吸附時(shí)間
圖3給出了相同活性炭投加量為13.33 mg / L時(shí)不同吸附時(shí)間的吸附曲線，可以看出隨著時(shí)間的延長，活性炭吸附下油污染海水中油濃度的變化情況。初始時(shí)間油濃度顯著降低，并在一定時(shí)間后趨于平衡。分析表明，這種現(xiàn)象與活性炭吸附劑的吸附活性和表面結(jié)構(gòu)有關(guān)。含有稻殼的硅對(duì)吸附起著關(guān)鍵作用。稻殼中的硅形成空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，并存在于稻殼表面上的蜂巢孔內(nèi)部。開始時(shí)，蜂窩孔中的吸附物被快速吸附，對(duì)應(yīng)于更高的去除效率。然后，由于微毛細(xì)管的作用，吸附劑難以從溶液轉(zhuǎn)移到吸附活性位點(diǎn)。因此，解吸成為主導(dǎo)過程。克服微毛細(xì)管效應(yīng)后，吸附趨于平衡。
圖3：油濃度與吸附時(shí)間的曲線。
吸附效率在第一個(gè)小時(shí)內(nèi)迅速增加，三小時(shí)吸附后趨于穩(wěn)定，最大除油率為71%。三小時(shí)后沒有出現(xiàn)明顯的除油增加，相反，由于解吸過程出現(xiàn)少量的油濃度增加。結(jié)果，活性炭的最佳吸附時(shí)間是三小時(shí)。
活性炭COD的去除
圖4給出了COD去除率和濃度隨吸附時(shí)間的曲線。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，初始3小時(shí)吸附后COD濃度由3.39 mg / L降至2.2 mg / L，相當(dāng)于去除率的35.1%。隨后趨于穩(wěn)定，最低值為1.78 mg / L，最高去除率為47.5%。
圖4： COD濃度和吸附時(shí)間的去除。
結(jié)合圖3和圖4，我們發(fā)現(xiàn)油污水中的油脂和COD的去除率存在一定的相關(guān)性，表明活性炭在油污水處理中具有較強(qiáng)的吸附能力。
活性炭的吸附能力主要取決于其表面的物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)。活性炭通常是一種微孔碳，在其表面形成一個(gè)獨(dú)特的吸附結(jié)構(gòu)，其表面含有大量的不飽和碳。它具有較高的比表面積，含有大量的不規(guī)則結(jié)構(gòu)或表面功能結(jié)構(gòu)，由于微孔和多孔壁分子的相對(duì)作用而產(chǎn)生強(qiáng)分子場(chǎng)，為分子的物理和化學(xué)變化提供高壓系統(tǒng)吸附。當(dāng)微孔和分子具有相似的尺寸時(shí)，在范瓦爾斯力的作用下相鄰的吸附場(chǎng)疊加在一起，導(dǎo)致孔內(nèi)的吸附潛能增加。由于活性炭纖維表面被多孔多孔，易吸附和解吸附，活性炭是一種優(yōu)良的吸附劑。
結(jié)論
通過活性炭吸附凈化油污水仍然空白。實(shí)驗(yàn)研究了最佳吸附條件，得出如下結(jié)論：
?活性炭對(duì)油污海水具有良好的吸附能力，可有效去除海水中的可溶性乳化油。
?不同的活性炭用量表示不同的去除效率，最佳吸附時(shí)間為3?5小時(shí)，去除率可達(dá)71%。
總而言之，使用經(jīng)濟(jì)高效的原料制造的活性炭在凈化油污海水方面表現(xiàn)出理想的效果。由于其生產(chǎn)工藝簡單，原料資源豐富，操作簡單，成本低廉，成為油污海水和污水的處理的理想材料。
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