吸油材料综述

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1、http://www.paper.edu.cn吸油材料综述吴波周美华（东华大学环境科学与工程学院，上海，200051）摘要：大量多孔型吸附材料已得到研究并应用于去除有机物，特别是应用于治理油船漏油带来的油污染。本文回顾了它们的制备和吸附性能，并主要对疏水性硅凝胶、沸石、有机粘土、天然吸附剂和高吸油树脂进行了讨论；研究证明，许多吸附材料有优异的吸油性能，在环保领域具有潜在的应用价值。关键词：多孔型材料，硅凝胶，沸石，有机粘土，天然吸附剂，高吸油树脂1绪论由于油类污染对生态和环境破坏性极强，随着原油和各种油类产品的使用和运输已成为现代生活不可分割的一部分，各种规模

2、的溢油事件也就变得频繁，近年公海上的油船油罐泄漏已引起公众极大的重视。众所周知，油膜污染会对水生生物造成严重的破坏，因为油膜阻[1]碍氧气进入水体，使水体缺氧，而且油被冲到海滩，也会对周围的生物造成严重的影响。这就迫使人类亟需开发大量优良的吸油材料。我们可以把吸油材料主要分成三大类，即无机吸油材料，有机合成吸油材料和有机天然吸油材料。无机矿物包括沸石、硅藻土、珍珠岩、石墨、蛭石、粘土和二氧化硅，它们对非[2]极性有机物的吸附量较小。有机合成材料包括聚合材料聚丙烯和聚氨脂泡沫，由于它们具有亲油性和疏水性，与其他类型的材料相比，它具有更好的吸附性能，易制备和重复使

3、用，所以是处理油污染的常用材料，其主要的缺点是不可生物降解或降解速度非常慢，并且不像[3]一些无机材料是自然生成的。有机天然吸附剂包括麦杆，玉米棒、木质纤维、棉纤，洋麻、树皮和泥炭沼等。其中大部分的吸油率都比有机合成树脂的吸油率高，然而，其缺点是浮力[4]性质差，吸油的同时也吸水，尽管可以通过改性来提高疏水性，但成本较高。本文的目的是对三类已得到开发应用的材料进行总结，并重点对疏水性硅胶、沸石、亲有机粘土、天然吸附剂及高吸油树脂进行讨论。2无机吸油材料2.1硅凝胶气凝胶是有溶胶-凝胶在超临界条件下干燥所得的微孔型材料，它们是固态金属氧化物，具有蓬松的泡沫状结构

4、，各种粒径大小的化合物都可以穿过进入其实体里面。这类材料比表2面积大（达到1000m/g甚至更大）、高孔隙率，密度低，导热系数小。主要应作热绝缘体、催化剂载体、电车的超电容器、微型过滤器，吸附剂、控制药物释放等。尽管硅凝胶有很好的吸附性能，但它会由于吸水而导致结构塌陷，这也是阻止它实现工[5]业化的一大障碍。Schwerfeger等人混合MeSi(OMe)3和四甲氧基硅烷(TMOS)制得了疏水[6]性气凝胶。Yokogawa和Yokoyama成功地制备了由trimethylsilyl(TMS)改性的低密度硅凝[7]胶。与一步法合成的常规气凝胶相比，Tillos

5、ton和Hrubesh用两步法合成了较低密度3[8]（0.003g/cm）和更透明的气凝胶，但两步法合成物在合成之后需要彻底去除酒精。lee等采用两步合成法、CO2流体超临界干燥法和用甲醇蒸汽表面改性制得的低密度的疏水气凝胶。其他文献也报道了通过化学改性的气凝胶制得了疏水性材料，发现氟官能团有很好的性[9]质，而且已经引入到硅凝胶并制得了疏水性持久的用于分离油水混合物的材料。Hrubesh等发现经CF3—改性的硅凝胶对各种用于试验的有机溶剂的吸附率都比活性炭粒的吸附率高，他们发现改性的硅凝胶对低分子量、高溶性的有机溶剂的吸附率比活性炭粒的吸附率高30[10]倍

6、之多，而对互不相溶的溶剂则要高出130倍。Reynolds等最近发表了一篇关于CF3—改-1-http://www.paper.edu.cn性的硅凝胶特有的吸油性质，它是通过四甲基正硅酸盐、（CH3O）4Si、（3，3，3-三氟丙烯）三甲基氧硅烷、CF3（CH2）Si（OCH3）3在甲醇溶液中以氢氧化氨和水为催化剂水解浓缩合成的，之后用超临界甲醇干燥。这种材料在模拟的油水混合物中表现出下列性质：z当油/凝胶质量比为3.5：1时，油完全被吸收，并形成干燥的固态从水中分离。z当油/凝胶质量比为（4.6~14）：1时形成乳状液，易从水中分离。z当油/凝胶质量比为16

7、：1甚至更大时，只是部分油被吸收，可以看到油为自由相。z可萃取和可重复使用。z吸油率是非官能团硅凝胶的40~140倍。z粉末状的硅凝胶具有更高的吸油率，对两种不同的原油吸油率相当。[10]Reynolds等人指出CF3—改性的硅凝胶比以前开发并用于处理漏油的吸附材料更好，有些材料可直接使用粉末，而有些可当作吸油辅助设施的涂料。吸水实验表明这种凝胶是疏水性的。他们发现凝胶的疏水性随着改性度的增大而增大，而且改性的比没改性的疏水性要好得多。沸石纯硅沸石是除活性炭之外的又一种吸附有机污染物（比如挥发性有机污染物）的疏水性[11]吸附剂。过去通常是用活性炭来吸附污染物

8、。由于疏水性的沸石晶体结构中含有少量的