漏油污染及含油废水处理研究进展

顾美娟

摘 要：漏油污染和含油废水排放已给人类生活和生态环境造成了不良影响。概括了目前漏油污染的处理方法，介绍了目前含油废水的分离技术，并分析了各方法的优缺点，提出今后油水分离材料的研究方向。

关键词：漏油污染;油水分离;研究现状

据统计，全世界因船舶失事每年流入海中的石油约为     5亿L，每升石油的扩大面积为1 000～10 000 m2，海洋生态环境遭到严重破坏。除了海上油轮事故，石油开采泄漏、石油井喷、天然气海底渗漏、港口和船舶作业、含油污水排放、工业废水排放、含油沉积岩遭侵蚀后渗出、含油废气沉降等，也对海洋造成了污染。因此，研究经济有效的漏油污染和含油废水处理方法迫在眉睫。

1 漏油处理技术研究现状

1.1  物理法

1.1.1  机械法

机械法涉及围油栏、浮油回收装置、油回收船等。围油栏是一种用来封锁和控制漏油，防止大面积扩散，以便于回收的装置，具有滞油性强、抗风浪能力强、使用方便、海洋生物不易附着、易于维修等优势。浮油回收装置属于预防设备，价格便宜且应用范围广泛，但是不适合过多建造，只能在部分油船上安装浮油回收装置[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，主要采用性能较好的亲油材料，使溢油粘在表面而被吸附回收。现有的吸附材料主要分为天然吸附材料、无机吸附材料、有机高分子吸附材料。天然吸附材料包括稻草、木杆、麦屑、草灰、芦苇、羽毛等，优点是廉价易得、可生物降解、无二次污染，缺点是形状较复杂、一般回收较难。无机吸附材料主要包括石墨、分子筛、活性炭、膨润土、粉煤灰、硅藻土等，优点是原料低廉、操作安全，缺点是吸油量小、保油率差，吸油的同时也吸水，且运输成本较高[2]。有機高分子吸附材料主要包括高吸油性树脂、聚丙烯非织造布、聚苯乙烯织布等，优点是亲油疏水性好、吸油率高，一般能用来吸收多种液体化合物，缺点是使用后降解很慢或不能生物降解，通过填埋处理，对环境不友好;通过焚烧处理成本很高，同时也会造成二次污染。

1.2  化学处理法

化学处理法是通过改变溢油的化学性质消除污染，也可以结合物理法，作为化学处理法的后续处理，主要包括以下几种。

1.2.1  分散剂

分散剂是一种均匀的透明液体，主要包括表面活性剂、渗透剂、助溶剂、溶剂等组分。分散剂通过降低石油和水之间的表面张力，使水面的溢油乳化，变成细小的油珠分散在水中。这些细小的油珠分散在海水中，更容易与海水中的其他物质发生化学反应从而降解，最终转化成CO2和其他水溶性物质，加速海洋对溢油的净化。

1.2.2  油分散剂

油分散剂使用方便，效果不会受到天气和海水状况的影响，是在恶劣条件下处理溢油的首选方法，一般用量为溢油的1%～20%。目前，国内溢油事故中的常规处理方法就是加入油分散剂，但是有可能破坏生态环境。

1.2.3  凝油剂

凝油剂的作用是使溢出来的石油凝成果冻状的黏稠物，该方法的优点是毒性低、不受风浪影响、能有效防止油的扩散，目前各国对凝油剂的开发和应用已予以重视。

1.2.4  其他化学制品

溢油事故发生后，可以使用破乳剂、生物修复化合物、黏性添加剂等其他化学制品处理，也可以使用燃烧剂等方法处理。

1.3  生物降解法

生物降解法是以微生物提供的营养物质作为碳源进行生长，经过一系列生化作用，将漏油降解，从而实现环境治理。该方法不会像物理法和化学法一样造成二次污染，成本较低，但是处理周期比较长，处理的油量不能太大，而且微生物对油的降解能力受油的物理状态、温度、微生物的营养、表面活性剂、pH、生物可降解性和石油烃的成分等多种因素影响[3]。

2 含油废水处理现状研究

2.1  超疏水/超亲油材料

使基质表面与水的接触角大于150°，在基质表面构筑粗糙结构，然后通过改性减小材料的表面能，最终得到超疏水/超亲油分离材料。目前，超疏水材料的制备主要以多孔材料为研究基质，例如无纺布、三维多孔材料海绵、金属网和高分子薄膜等，主要的改性方法是在表面构建粗糙结构，并负载疏水涂层，得到具有超疏水特性的材料。

2.2  超疏水/超亲油材料分离含油废水

Cao等[4]将铜网放在燃烧的蜡烛上方1.5 cm高度处         5 min，得到了水接触角大于150°而油接触角小于5°的超疏水/超亲油改性铜网，该方法耗时短、成本低、无需任何有机试剂。他们还通过简单的电沉积和浸渍法制备出具有微米/纳米结构的超疏水和超亲油铜网膜。改性后的铜网显示出90%以上的油水分离效率。Gu等[5]通过共价键将苯乙烯连接到碳纳米管上，得到的杂化膜可以有选择性地去除水中各种有机溶剂且保持高吸收能力、良好的可回收性和优异的分离性能。赵晓非等[6]将荷叶超疏水仿生界面和贻贝黏附特性相结合，将纳米粒子强固定在棉织物表面，形成超疏水性和超亲油性涂层，制得的织物可以用于各种油/水混合物的有效分离，在对织物进行90次循环超声处理后，仍能保持稳定的超疏水能力和油水分离性能。

2.3  聚氨酯泡沫处理含油废水

聚氨酯泡沫灵活性好、成本低，在含油废水处理中的潜在应用优势很大。由于亲水性，对聚氨酯泡沫的改性成为必然。某课题组将聚乙二醇与木质素复合作为反应的多元醇，与多亚甲基多苯基多异氰酸酯聚合得到泡沫基体，利用聚多巴胺的黏附性将十八胺改性的氧化石墨烯黏附在泡沫基质上，得到接触角大于150°的超疏水吸附剂，可用于油水分离。Wang等[7]通过聚多巴胺将碳纳米管聚合到聚氨酯泡沫上，进一步与十八胺发生化学反应，形成超疏水超亲油聚氨酯泡沫，制得的海绵可以快速地吸收相当于自身泡沫质量34.9倍的油，并且可以通过简单的挤压过程收集吸收的油，重复使用150次仍能保持稳定的吸收能力。Xu等[8]以聚氨酯泡沫作为基质，通过简单的浸渍法将聚氨酯泡沫浸渍在二氧化硅纳米粒子以及全氟壬酸改性后的二氧化钛溶胶中，制得的泡沫可以有选择性地从油中分离水。魏倩等[9]制备了聚合物基石墨烯泡沫，接触角为141.1°，对油或有机溶剂和水的分离效率在90%以上，在漏油清理方面具有广阔的前景。

3 结语

近几年来，原油和有机化学试剂的泄漏事故不断增加，对水资源和人类生活造成了严重的影响，高分子吸附材料的研发成功解决了处理漏油以及有机溶剂污染的难题，降低了原油泄漏事故对人类造成的危害。但是，高分子材料往往存在价格昂贵和制备工艺复杂等缺点，吸附材料往往机械性能差、容易造成二次污染。因此，开发新型吸附材料，使新型材料朝着低成本、简单的制备工艺和可重复利用性方向发展，具有重要的意义。

[参考文献]

[1]吴应湘，许晶禹.油水分离技术现状及发展趋势[J].力学进展，2015，45（1）：1-38.

[2]ROSA L M T，BOTERO W G，SANTOS J C C，et al.Natural organic matter residue as a low cost adsorbent for aluminum[J].Journal of Environmental Management，2018（1）：91-99.

[3]ELSEHLY E M，CHECHENIN N G，MAKUNIN A V，et al. Enhancement of CNT-based filters efficiency by ion beam irradiation[J].Radiation Physics & Chemistry，2018（1）：19-25.

[4]CAO H，FU J，LIU Y，et al.Facile design of superhydrophobic and superoleophilic copper mesh assisted by candle soot for oil water separation[J].Colloids & Surfaces A Physicochemical & Engineering Aspects，2018（1）：294-302.

[5]GU J，XIAO P，CHEN J，et al.Robust preparation of superhydrophobic polymer/carbon nanotube hybrid membranes for highly effective removal of oils and separation of water-in-oil emulsionsn[J].Journal of Materials Chemistry A，2014（2）：15268-15272.

[6]趙晓非，杨明全，章磊，等.仿生超疏水表面的制备与应用的研究进展[J].化工进展，2016，35（9）：2818-2829.

[7]WANG H，WANG E，LIU Z，et al.A novel carbon nanotubes reinforced superhydrophobic and superoleophilic polyurethane sponge for selective oil-water separation through a chemical fabrication[J].Journal of Materials Chemistry A，2015，3（1）：266-273.

[8]XU Z，ZHAO Y，WANG H，et al.A superamphiphobic coating with an ammonia-triggered transition to superhydrophilic and superoleophobic for oil-water separation[J].Angewandte Chemie International Edition，2015（1）：4610-4613.

[9]魏倩，林韶晖，冯献社，等.超疏水石墨烯/甲醛-三聚氰胺-亚硫酸氢钠共聚物海绵的研制及其在油水分离中的应用[J].复合材料学报，2019（7）：1728-1736.