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粘土材料及膨胀石墨对海水中柴油的吸附及其机理研究

作　者: 尹丽丽
导　师: 夏文香
学　校: 青岛理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 有机改性膨润土膨胀石墨硅藻土钠基膨润土吸附
分类号: X703.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

在处理海上溢油时,吸油材料因能起到集中和临时固定油的作用而得到广泛应用。环保型吸附材料具有吸附量大、价格低、使用方便、后处理不会产生二次污染的特点,既可以将溢油回收,又可避免带来新的环境问题,具有广阔的应用前景。因此,寻求环境友好型的吸附材料,开展其在海水除油中的应用研究具有重要的现实意义。本论文选用几种粘土材料(有机改性膨润土、硅藻土、钠基膨润土)和膨胀石墨,研究了其对海水中柴油污染物的吸附性能。在吸附动力学研究的基础上,开展了吸附等温线的研究,并探讨了吸附机理。论文通过正交试验研究了多种因素对除油效果的影响,并对吸附条件进行了优化。通过比较几种吸附材料的平衡吸附量、价格及后续处理的难易程度,提出了合理的实施方案。本实验采用紫外分光光度法测定海水中的含油量,通过试验得出了以下主要结论:1、通过吸附动力学试验,建立有机改性膨润土、膨胀石墨、硅藻土和钠基膨润土对油吸附的二级动力学方程,得到平衡吸附量分别为3271、3078,1525和1212mg/g,平衡时间分别是15.18、18.92、36.15和48.39min。2、吸油材料对海水中油的去除率随着投加量的增加而增加,随着海水含油量的增加而减小;在实验研究范围内,有机改性膨润土、膨胀石墨、硅藻土和钠基膨润土对海水中油的去除率都随着温度、盐度和振荡频率的增加而增加。3、随着油污染海水pH值的增大,膨胀石墨、硅藻土和钠基膨润土对海水中浮油的去除率都有减小的趋势;而有机改性膨润土在pH值为8的条件下,除油效果较好。4、有机改性膨润土和硅藻土对海水中油的吸附等温线符合Freundlich吸附等温方程;膨胀石墨和钠基膨润土对海水中油的吸附过程,可用Langmuir吸附等温式和Freundlich吸附等温式来描述,其中Langmuir吸附等温式更为贴切。5、有机改性膨润土对海水中柴油的吸附主要通过层间有机相的分配作用而实现;膨胀石墨的吸油机理是表面吸附和填充空间吸油;硅藻土的吸附机理主要有微孔吸附和表面配位吸附;钠基膨润土的吸油机理包括表面吸附和分配作用。热力学计算证明四种吸油材料对海水中柴油的吸附均属于物理吸附。6、影响有机改性膨润土、膨胀石墨、硅藻土和钠基膨润土的对海水中油的吸附的主次因素分别为:盐度＞pH＞振荡频率＞温度;温度＞振荡频率＞盐度＞pH;pH＞盐度＞温度＞振荡频率;pH＞盐度＞温度＞振荡频率。7、综合吸油材料的除油效果、技术经济比较及后续处理的难易程度,认为四种吸油材料中,有机膨润土最具有实际应用的优势和潜力,较适合用于海洋溢油处理。

全文目录

摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
第1章绪论  12-29
  1.1 前言  12-13
  1.2 海洋石油污染的来源及危害  13-15
    1.2.1 海洋石油污染的来源  13-15
    1.2.2 海洋石油污染的危害  15
  1.3 吸油材料的发展及吸油机理  15-18
    1.3.1 吸油材料的发展  15-17
    1.3.2 吸油材料的吸油机理  17-18
  1.4 吸油材料的分类及选择  18-22
    1.4.1 吸油材料的分类  18-20
      1.4.1.1 无机类吸油材料  18
      1.4.1.2 合成有机类吸油材料  18-19
      1.4.1.3 天然有机类吸油材料  19-20
      1.4.1.4 复合类吸油材料  20
    1.4.2 吸油材料的选择  20-22
  1.5 国内外研究现状  22-27
    1.5.1 吸油材料的研究现状  22-24
      1.5.1.1 无机类吸油材料  22-23
      1.5.1.2 天然有机类吸油材料  23-24
      1.5.1.3 合成有机类吸油材料  24
    1.5.2 环境因素对吸附效果影响的研究现状  24-25
      1.5.2.1 温度  24
      1.5.2.2 盐度  24-25
      1.5.2.3 pH  25
    1.5.3 吸附等温线  25-26
    1.5.4 吸附机理  26-27
  1.6 课题来源、研究的目的及意义  27
  1.7 本课题研究的主要内容  27-29
第2章材料与方法  29-32
  2.1 试验材料  29-30
    2.1.1 试验材料  29
    2.1.2 试验器材  29-30
  2.2 试验方法  30
    2.2.1 柴油污染海水的配制  30
    2.2.2 柴油吸附试验  30
  2.3 试验测定方法  30-32
    2.3.1 分析方法  30
    2.3.2 柴油标准曲线的测定  30-32
第3章吸油材料对海水中柴油的吸附性能研究  32-59
  3.1 吸附动力学方程  32-34
    3.1.1 吸附动力学试验  32-33
    3.1.2 吸附动力学曲线拟合  33-34
  3.2 投加量和初始含油量对吸油材料吸附效果的影响  34-37
    3.2.1 投加量对吸附效果的影响  34-36
    3.2.2 不同初始含油量时的吸附效果  36-37
  3.3 环境因素对吸油材料除油效果的影响  37-44
    3.3.1 温度对吸油材料除油效果的影响  38-39
    3.3.2 盐度对吸油材料除油效果的影响  39-40
    3.3.3 pH对吸油材料除油效果的影响  40-42
    3.3.4 振荡频率对吸油材料除油效果的影响  42-44
  3.4 吸附等温线  44-53
    3.4.1 吸附模式  44-45
    3.4.2 吸附等温试验  45-48
    3.4.3 吸附等温式拟合  48-53
      3.4.3.1 有机改性膨润土  48-49
      3.4.3.2 膨胀石墨  49-50
      3.4.3.3 硅藻土  50-51
      3.4.3.4 钠基膨润土  51-53
  3.5 吸附机理  53-58
    3.5.1 有机改性膨润土  53
    3.5.2 膨胀石墨  53-54
    3.5.3 硅藻土  54-55
    3.5.4 钠基膨润土  55-56
    3.5.5 吸附热力学分析  56-58
  3.6 小结  58-59
第4章除油条件的优化设计  59-69
  4.1 正交试验设计  59-60
  4.2 除油条件的优化  60-67
    4.2.1 有机膨润土  60-62
    4.2.2 膨胀石墨  62-64
    4.2.3 硅藻土  64-66
    4.2.4 钠基膨润土  66-67
  4.3 小结  67-69
第5章材料优选及实施方案  69-73
  5.1 材料优选  69-71
  5.2 实施方案  71-72
  5.3 小结  72-73
第6章主要结论与建议  73-75
  6.1 结论  73-74
  6.2 建议  74-75
参考文献  75-81
攻读硕士学位期间发表的学术论文  81-82
致谢  82

粘土材料及膨胀石墨对海水中柴油的吸附及其机理研究

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