两种机械复合材料处理水体油污染的室内模拟实验

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随着石油资源的开发与利用,水体油污染日益严重。油污一旦进入水体,将会给人类生活及生态环境带来危害,因此寻求快速、高效、价廉、环保的方法将成为处理水体油污染的关键性问题。  本实验利用芦苇、木屑和蒲绒对0#柴油进行吸附。首先,比较了三种材料在纯油、水面浮油中的吸附效果和漂浮性能,并采用正交实验对影响3种材料除油率的环境因素进行优化。然后,受到前人关于复合吸油材料的启发,制备了蒲绒-芦苇和蒲绒-木屑机械复合材料,分别对这两种复合材料进行上述溢油事故的模拟研究。最后,为了验证上述材料对乳化-溶解油的吸附效果,开展了吸附处理乳化-溶解油的研究。结果表明:  (1)质量比为2∶3的蒲绒-芦苇机械复合材料对纯油的最大吸油量为10.10g/g,计算得出各组分叠加吸油量为6.68g/g,可见蒲绒-芦苇复合材料较之芦苇(2.55g/g)吸油性能提高,且比各组分的叠加吸油量还高。质量比为2∶3的蒲绒-木屑机械复合材料的最大吸油量为13.13g/g,相比蒲绒(12.87g/g)、木屑(11.09g/g)的吸油性能和各组分叠加吸油量(11.80g/g)都有所提高。  (2)蒲绒-芦苇复合材料对水面浮油的最大吸油量为9.32g/g,各组分叠加吸油量为6.30g/g。蒲绒-木屑复合材料最大吸油量为12.62g/g,各组分叠加吸油量为12.15g/g。芦苇、木屑和蒲绒的最大吸油量分别为2.45、12.21、12.07g/g。通过对比可见,复合材料具有更好的吸油性能。  (3)不震荡时,72h蒲绒-芦苇、蒲绒-木屑复合材料及芦苇、木屑、蒲绒的漂浮率分别为0.90、0.92、0.72、0.86、0.89。震荡频率为150r/min时,72h蒲绒-芦苇、蒲绒-木屑复合材料及芦苇、木屑、蒲绒的漂浮率分别为0.82、0.88、0.37、0.62、0.88。震荡使得芦苇、木屑漂浮率下降明显,而对蒲绒和两种复合材料的影响非常小,相比之下,复合材料具有更好的漂浮性能。  (4)当油膜厚度为0.55mm,投加量为0.70g,不震荡时,蒲绒除油效果最佳。在相同油膜厚度、投加量、震荡频率条件下,粒径为380-500μm的芦苇除油率最大;蒲绒和该粒径的芦苇按质量比为1∶4混合成的蒲绒-芦苇复合材料的除油效果最佳;蒲绒和粒径为830-1700μm木屑按质量比为1∶1制成的蒲绒-木屑复合材料的除油率最大。相同的油膜厚度和投加量下,粒径为380-500μm,震荡频率为100r/min时,木屑的除油率最大。  (5)500-830μm的芦苇、木屑、蒲绒以及蒲绒-芦苇和蒲绒-木屑复合材料在乳化-溶解油中的最大吸油量分别为1.62、1.60、1.54mg/g、1.68、1.52mg/g。可见,各种材料在乳化-溶解油中的吸附量相差不大。  (6)当油浓度为32mg/L,震荡频率150r/min,投加量0.50g时,蒲绒除油率最佳。在相同油浓度、震荡频率的情况下,粒径为380-500μm,投加量为0.70g时,芦苇除油率最佳;投加量为0.30g,粒径830-1700μm时,木屑的除油效果最大;投加量0.3g,蒲绒与粒径380-500μm的芦苇按质量比1∶4制成的蒲绒-芦苇复合材料除油率最大。油浓度8mg/L,投加量0.30g,转速100r/min,蒲绒与粒径380-500μm木屑按质量比为1∶4制成的蒲绒-木屑复合材料的除油率最佳。  (7)材料在最佳除油条件下,对实际含油废水进行处理,经过一次处理,去除率均在50%以下;经过芦苇、木屑、蒲绒、蒲绒-芦苇复合材料和蒲绒-木屑复合材料二次吸附处理后,水中油浓度分别为10.10、10.10、9.60、10.30、11.00mg/L,基本可以达到国家排放标准。
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