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活性炭净化油污海水。近几十年来，石油工业发展如此迅速，已经成为世界的重要组成部分。然而，石油污染是海洋污染的主要组成部分，通过各种渠道溢出海洋的石油和石油产品使全球石油生产力每年增长0.6%。开采过程中的泄漏和井喷以及海底底部的自然泄漏是造成海洋油污的原因之一，而海洋油污日益严重，因油轮事故和钻井事故频繁发生而被要求解决。
3 t: K x0 ~: s+ s: h( ?( U5 l 中国是世界上最大的发展中国家，石油生产和消费量巨大。但由于生产条件和环境技术落后，公众环保意识低下，油污问题更为严重。海洋油污的危害，没有充分的发言空间。它影响海洋生物的生长，降低海岸线的使用价值，破坏沿海基础设施，甚至破坏海洋的自净能力，破坏海洋生态系统。 7 e- ]* h7 k! }; C
高效控制和管理海洋油污是当务之急。一些一般方法用于油污染的海水处理如下：物理方法，包括篱笆，撇油器和油吸附材料，例如稻草，木屑、活性炭等，化学方法包括分散剂，油品缩合剂等化工产品;，生物修复技术和燃烧方法等新的处理方法。由于化学方法的试剂是潜在的二次污染源，海洋污染可能会更加严重。吸附毡只能除去海面油膜，而溶解油和乳化油的去除效果不是很理想，而且材料成本较高。用于生物修复的细菌需要载体，在大面积使用时不可能保持较好的效果。 & [: m4 x0 Y4 I2 u3 f
在活性炭的制备和吸附性能研究领域已做了大量的研究工作。以酸处理过的原料来制造活性炭，研究了活性炭吸附剂的活化过程，对水中多环芳烃(PAHs)和杂环染料具有明显的吸附效果。马利克还用稻壳吸附剂处理酸性染料废水，确定了最佳的吸附条件。为了找到有效的方法清除污染海岸的残油和净化油污海水，本实验采用活性炭作为吸附剂。 # m% H2 j6 g- ^4 V4 M+ ~
材料和方法 ' h; D0 S) v& u) [7 [
原料指标如下：SiO 2%：≤50、C%：≥40、灰分%：≤45、体积密度g / cm 3：0.1-0.3、 导热系数：≤0.05; H 2 O%：≤3。 ; }: d1 W) _; _8 k1 o3 \
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实验计划如下：
: |) o1 W9 K: a0 P: K% Q: b9 f& ]0 O- e% [ •准备六种油污染海水混合物(750 ml，pH 6.83)和不同量的活性炭(0,5,10,15,20,25 g)在锥形瓶(1000 ml)中，并在室温下静态吸收3天，然后过滤玻璃砂芯漏斗G4(0.45微米)，并测量油的浓度。
) M* u% V. b4 s3 f •在锥形瓶(1000 ml)中准备五种油污染海水(750 ml)和活性炭(10 g)的混合物，分别静态吸收0 h，1 h，3 h，5 h，7 h，然后过滤通过玻璃芯漏斗G4(0.45微米)并测量油的浓度。 $ x( g6 [! R0 Z/ e. |# u
•在锥形瓶(1000 ml)中准备五种油污染海水(750 ml)和活性炭(10 g)的混合物，静置分别吸收0 h，1 h，3 h，5 h，7 h，然后过滤玻璃砂芯漏斗G4(0.45微米)并测量COD浓度。 ; Y% n) W2 ]8 n# f
对每个样品分析三次重复。用紫外分光光度法和碱性高锰酸钾(中国海洋监测规范(GB 17378.4-2007))分别测定油和COD的浓度。 ; a$ I: s7 }1 Q' f
结果与讨论 + U. ?8 c* {6 U( m
最佳的吸附剂剂量
5 ], ^+ @0 f5 Y( H- p0 z 制备了六种海水(750ml)和活性炭(不同量的0,5,10,15,20和25g)的混合物，相应于活性炭剂量0.00,6.67,13.33,20.00,26.67,33.33g / L ，吸附后的油浓度结果如图2所示。海水初始油浓度为1.35 mg / L。如图2所示，在活性炭剂量低于13.33 g / L时，油浓度迅速下降，最低浓度为0.39 mg / L。然而，随着活性炭剂量的进一步增加，没有明显的油浓度下降，在实验条件下最低油浓度为0.22mg / L。 : a: A: ~$ M: C: X1 C. M( C
. Z$ c, K& {& P( ?. z( W 图2：油浓度分布图 ( s- h# t1 ^, y# y$ P( R, a i+ K
从除油效率的角度考虑，当活性炭用量为0〜13.33 mg / L时，除油率从0增加到71%，活性炭用量从13.33增加到33.33 mg / L，提高12.7个百分点，达到最高的83.7%。因此，从经济角度来看，活性炭用量为13.33 mg / L是最佳选择。 * N- ~6 w# ~6 H V
最佳的吸附时间 # w$ h) g- L% }0 w. u9 r
图3给出了相同活性炭投加量为13.33 mg / L时不同吸附时间的吸附曲线，可以看出随着时间的延长，活性炭吸附下油污染海水中油浓度的变化情况。初始时间油浓度显着降低，并在一定时间后趋于平衡。分析表明，这种现象与活性炭吸附剂的吸附活性和表面结构有关。含有稻壳的硅对吸附起着关键作用。稻壳中的硅形成空间网格结构，并存在于稻壳表面上的蜂巢孔内部。开始时，蜂窝孔中的吸附物被快速吸附，对应于更高的去除效率。然后，由于微毛细管的作用，吸附剂难以从溶液转移到吸附活性位点。因此，解吸成为主导过程。克服微毛细管效应后，吸附趋于平衡。
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8 U! q0 ?9 g' {. O% d) v 图3：油浓度与吸附时间的曲线。
" G/ c5 ~0 u" I2 ]8 D. m 吸附效率在第一个小时内迅速增加，三小时吸附后趋于稳定，最大除油率为71%。三小时后没有出现明显的除油增加，相反，由于解吸过程出现少量的油浓度增加。结果，活性炭的最佳吸附时间是三小时。
& C* u. s r9 G) Q0 G5 F 活性炭COD的去除
' ?! k8 h# ~! w! C9 \& O 图4给出了COD去除率和浓度随吸附时间的曲线。根据实验结果，初始3小时吸附后COD浓度由3.39 mg / L降至2.2 mg / L，相当于去除率的35.1%。随后趋于稳定，最低值为1.78 mg / L，最高去除率为47.5%。
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图4： COD浓度和吸附时间的去除。
+ v5 I& Z% E' m# @' h2 D 结合图3和图4，我们发现油污水中的油脂和COD的去除率存在一定的相关性，表明活性炭在油污水处理中具有较强的吸附能力。 + S$ N( m* x0 Q; {1 G
活性炭的吸附能力主要取决于其表面的物理和化学结构。活性炭通常是一种微孔碳，在其表面形成一个独特的吸附结构，其表面含有大量的不饱和碳。它具有较高的比表面积，含有大量的不规则结构或表面功能结构，由于微孔和多孔壁分子的相对作用而产生强分子场，为分子的物理和化学变化提供高压系统吸附。当微孔和分子具有相似的尺寸时，在范瓦尔斯力的作用下相邻的吸附场叠加在一起，导致孔内的吸附潜能增加。由于活性炭纤维表面被多孔多孔，易吸附和解吸附，活性炭是一种优良的吸附剂。
) P( V4 a" d, _/ x4 [- r 结论 4 @" W0 U4 ]3 P) z4 c L
通过活性炭吸附净化油污水仍然空白。实验研究了最佳吸附条件，得出如下结论： 0 ^' i# F( N) J7 j/ c
•活性炭对油污海水具有良好的吸附能力，可有效去除海水中的可溶性乳化油。 $ d+ g: Q$ R) | G/ {' S2 c
•不同的活性炭用量表示不同的去除效率，最佳吸附时间为3〜5小时，去除率可达71%。
4 z8 \1 X) ~& D% ` [5 M* I 总而言之，使用经济高效的原料制造的活性炭在净化油污海水方面表现出理想的效果。由于其生产工艺简单，原料资源丰富，操作简单，成本低廉，成为油污海水和污水的处理的理想材料。
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