漏油污染及含油廢水處理研究進展

顧美娟

摘 要：漏油污染和含油廢水排放已給人類生活和生態(tài)環(huán)境造成了不良影響。概括了目前漏油污染的處理方法，介紹了目前含油廢水的分離技術(shù)，并分析了各方法的優(yōu)缺點，提出今后油水分離材料的研究方向。

關(guān)鍵詞：漏油污染;油水分離;研究現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計，全世界因船舶失事每年流入海中的石油約為? ? ?5億L，每升石油的擴大面積為1 000～10 000 m2，海洋生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞。除了海上油輪事故，石油開采泄漏、石油井噴、天然氣海底滲漏、港口和船舶作業(yè)、含油污水排放、工業(yè)廢水排放、含油沉積巖遭侵蝕后滲出、含油廢氣沉降等，也對海洋造成了污染。因此，研究經(jīng)濟有效的漏油污染和含油廢水處理方法迫在眉睫。

1?漏油處理技術(shù)研究現(xiàn)狀

1.1? 物理法

1.1.1? 機械法

機械法涉及圍油欄、浮油回收裝置、油回收船等。圍油欄是一種用來封鎖和控制漏油，防止大面積擴散，以便于回收的裝置，具有滯油性強、抗風浪能力強、使用方便、海洋生物不易附著、易于維修等優(yōu)勢。浮油回收裝置屬于預防設備，價格便宜且應用范圍廣泛，但是不適合過多建造，只能在部分油船上安裝浮油回收裝置[1]。

1.1.2? 吸附法

吸附法是利用吸附材料有效治理漏油污染的方法，主要采用性能較好的親油材料，使溢油粘在表面而被吸附回收。現(xiàn)有的吸附材料主要分為天然吸附材料、無機吸附材料、有機高分子吸附材料。天然吸附材料包括稻草、木桿、麥屑、草灰、蘆葦、羽毛等，優(yōu)點是廉價易得、可生物降解、無二次污染，缺點是形狀較復雜、一般回收較難。無機吸附材料主要包括石墨、分子篩、活性炭、膨潤土、粉煤灰、硅藻土等，優(yōu)點是原料低廉、操作安全，缺點是吸油量小、保油率差，吸油的同時也吸水，且運輸成本較高[2]。有機高分子吸附材料主要包括高吸油性樹脂、聚丙烯非織造布、聚苯乙烯織布等，優(yōu)點是親油疏水性好、吸油率高，一般能用來吸收多種液體化合物，缺點是使用后降解很慢或不能生物降解，通過填埋處理，對環(huán)境不友好;通過焚燒處理成本很高，同時也會造成二次污染。

1.2? 化學處理法

化學處理法是通過改變溢油的化學性質(zhì)消除污染，也可以結(jié)合物理法，作為化學處理法的后續(xù)處理，主要包括以下幾種。

1.2.1? 分散劑

分散劑是一種均勻的透明液體，主要包括表面活性劑、滲透劑、助溶劑、溶劑等組分。分散劑通過降低石油和水之間的表面張力，使水面的溢油乳化，變成細小的油珠分散在水中。這些細小的油珠分散在海水中，更容易與海水中的其他物質(zhì)發(fā)生化學反應從而降解，最終轉(zhuǎn)化成CO2和其他水溶性物質(zhì)，加速海洋對溢油的凈化。

1.2.2? 油分散劑

油分散劑使用方便，效果不會受到天氣和海水狀況的影響，是在惡劣條件下處理溢油的首選方法，一般用量為溢油的1%～20%。目前，國內(nèi)溢油事故中的常規(guī)處理方法就是加入油分散劑，但是有可能破壞生態(tài)環(huán)境。

1.2.3? 凝油劑

凝油劑的作用是使溢出來的石油凝成果凍狀的黏稠物，該方法的優(yōu)點是毒性低、不受風浪影響、能有效防止油的擴散，目前各國對凝油劑的開發(fā)和應用已予以重視。

1.2.4? 其他化學制品

溢油事故發(fā)生后，可以使用破乳劑、生物修復化合物、黏性添加劑等其他化學制品處理，也可以使用燃燒劑等方法處理。

1.3? 生物降解法

生物降解法是以微生物提供的營養(yǎng)物質(zhì)作為碳源進行生長，經(jīng)過一系列生化作用，將漏油降解，從而實現(xiàn)環(huán)境治理。該方法不會像物理法和化學法一樣造成二次污染，成本較低，但是處理周期比較長，處理的油量不能太大，而且微生物對油的降解能力受油的物理狀態(tài)、溫度、微生物的營養(yǎng)、表面活性劑、pH、生物可降解性和石油烴的成分等多種因素影響[3]。

2?含油廢水處理現(xiàn)狀研究

2.1? 超疏水/超親油材料

使基質(zhì)表面與水的接觸角大于150°，在基質(zhì)表面構(gòu)筑粗糙結(jié)構(gòu)，然后通過改性減小材料的表面能，最終得到超疏水/超親油分離材料。目前，超疏水材料的制備主要以多孔材料為研究基質(zhì)，例如無紡布、三維多孔材料海綿、金屬網(wǎng)和高分子薄膜等，主要的改性方法是在表面構(gòu)建粗糙結(jié)構(gòu)，并負載疏水涂層，得到具有超疏水特性的材料。

2.2? 超疏水/超親油材料分離含油廢水

Cao等[4]將銅網(wǎng)放在燃燒的蠟燭上方1.5 cm高度處? ? ? ? ?5 min，得到了水接觸角大于150°而油接觸角小于5°的超疏水/超親油改性銅網(wǎng)，該方法耗時短、成本低、無需任何有機試劑。他們還通過簡單的電沉積和浸漬法制備出具有微米/納米結(jié)構(gòu)的超疏水和超親油銅網(wǎng)膜。改性后的銅網(wǎng)顯示出90%以上的油水分離效率。Gu等[5]通過共價鍵將苯乙烯連接到碳納米管上，得到的雜化膜可以有選擇性地去除水中各種有機溶劑且保持高吸收能力、良好的可回收性和優(yōu)異的分離性能。趙曉非等[6]將荷葉超疏水仿生界面和貽貝黏附特性相結(jié)合，將納米粒子強固定在棉織物表面，形成超疏水性和超親油性涂層，制得的織物可以用于各種油/水混合物的有效分離，在對織物進行90次循環(huán)超聲處理后，仍能保持穩(wěn)定的超疏水能力和油水分離性能。

2.3? 聚氨酯泡沫處理含油廢水

聚氨酯泡沫靈活性好、成本低，在含油廢水處理中的潛在應用優(yōu)勢很大。由于親水性，對聚氨酯泡沫的改性成為必然。某課題組將聚乙二醇與木質(zhì)素復合作為反應的多元醇，與多亞甲基多苯基多異氰酸酯聚合得到泡沫基體，利用聚多巴胺的黏附性將十八胺改性的氧化石墨烯黏附在泡沫基質(zhì)上，得到接觸角大于150°的超疏水吸附劑，可用于油水分離。Wang等[7]通過聚多巴胺將碳納米管聚合到聚氨酯泡沫上，進一步與十八胺發(fā)生化學反應，形成超疏水超親油聚氨酯泡沫，制得的海綿可以快速地吸收相當于自身泡沫質(zhì)量34.9倍的油，并且可以通過簡單的擠壓過程收集吸收的油，重復使用150次仍能保持穩(wěn)定的吸收能力。Xu等[8]以聚氨酯泡沫作為基質(zhì)，通過簡單的浸漬法將聚氨酯泡沫浸漬在二氧化硅納米粒子以及全氟壬酸改性后的二氧化鈦溶膠中，制得的泡沫可以有選擇性地從油中分離水。魏倩等[9]制備了聚合物基石墨烯泡沫，接觸角為141.1°，對油或有機溶劑和水的分離效率在90%以上，在漏油清理方面具有廣闊的前景。

3?結(jié)語

近幾年來，原油和有機化學試劑的泄漏事故不斷增加，對水資源和人類生活造成了嚴重的影響，高分子吸附材料的研發(fā)成功解決了處理漏油以及有機溶劑污染的難題，降低了原油泄漏事故對人類造成的危害。但是，高分子材料往往存在價格昂貴和制備工藝復雜等缺點，吸附材料往往機械性能差、容易造成二次污染。因此，開發(fā)新型吸附材料，使新型材料朝著低成本、簡單的制備工藝和可重復利用性方向發(fā)展，具有重要的意義。

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