活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭吸附處理溢油，使用環保的磁性活性炭納米混合液來進行。

　　石油鉆探，包括油輪在內的事故，海上石油勘探和生產都可能會污染海岸線和海上水域。這些漏油會對海水，動物群和自然植物群產生有害影響。因此，開發用于處理溢油在水上的新技術是一個重要的問題。雖然可以使用物理，化學和生物過程來去除油。這些方法涉及分散劑，脫脂劑和吸附劑。并且大多數方法處理效果不是很好而且花費還高。這次我們研究使用活性炭吸附劑用過載入帶磁性材料合成磁性活性炭納米混合液，從而通過外部磁場輕松分離溢油。

　　溢油處理過程中的吸附技術

　　使用分批技術研究了溢油的吸附。首先，對原材料進行了實驗程序，以研究它們在模擬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其進行化學改性。在化學改性過程之后或在碳化和磁化過程之后，對生產的粉末狀活性炭進行測試，以確定其在漏油過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。

　　通過以下以下步驟在模擬的野外條件(動態測試)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)在一定的搖動時間之后，然后用網除去潤濕的活性炭材料，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移至活塞以提取油。(8)的水含量是由離心分離機技術測定。(9)確定被原材料或制備的活性炭材料吸收的油量。該測試在模擬現場條件并研究所制備活性炭的親油性和疏水性。

　　活性炭形態表征(SEM)

　　使用SEM比較了原材料，活性炭和磁性活性炭產物的形態結構，以確定活化和磁化過程后產生的變化。SEM檢查(圖1)揭示了磁性活性炭的表面形態不同于其天然水葫蘆原料和活性炭的母體，后者表現出較寬的層積和多孔結構。經過碳化和磁化過程，纖維聚集并縮短了包含大量纖維的束，并出現了一些碳纖維堆積。由于原材料的碳化過程引起的多樣性，活性炭的孔區域在天然纖維中包含較小的孔，無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，清除的廢油的初始濃度用初始油膜厚度表示，然后可以通過使用全部污染溶液(水和油)將其轉換為濃度。由于缺乏初始的高油濃度所需要的活性炭面積，因此即時油的吸附有所減少。這可能歸因于對磁性活性炭的油表面吸附的改善，這顯著增加了油團聚到磁性活性炭顆粒上的油，從而阻礙了油吸附過程。但是，初始油濃度的增加與吸附親和力的增加有關。初始油濃度在吸附中對活性炭的親和力起重要作用，可以通過減少廢溶液中的油的吸收阻力來恢復油吸附的這種增強。

　　混合速率是吸油現象中的重要因素，在那里，它對本體溶液中的油分布和外邊界膜的建立都具有深遠的影響。在攪拌速度為0–250 rpm的范圍內，研究了混合速率對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的增加。油的解吸過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表面上所有可用的磁性活性炭結合位點都對油吸附具有活性。

　　使用磁性活性炭清理漏油污染的廢水。測試發現，油吸附以單層形式存在于活性炭上，同時在活性炭材料表面上存在一些油吸附異質性或通過它的孔隙。活性炭處理溢油過程的主要機理是物理吸附，包括油與制備的磁性活性炭之間的范德華力。因此，可以認為是油吸附以單層形式存在于活性炭上，同時在活性炭材料表面或通過其孔具有一定的油吸附異質性。

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