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船舶油污水成烫手山芋,环保又有效的去除海上油污方法有哪些?

  日期:2022-06-12 11:19:01  浏览量:124   移动端
导读:大面积的油污覆盖在海面上,大量海洋生物身陷其中缺氧死亡……随着海上运输业迅速发展,原油和有机溶剂泄漏事故频繁发生,对生态环境与人体造成危害。针对泄漏事故,目前国际通用的原油吸附泡沫,原料多来自石化资源且不可降解,与绿色环保理念并不契合。开发

大面积的油污覆盖在海面上,大量海洋生物身陷其中缺氧**……随着海上运输业迅速发展,原油和有机溶剂泄漏事故频繁发生,对生态环境与人体造成危害。


针对泄漏事故,目前国际通用的原油吸附泡沫,原料多来自石化资源且不可降解,与绿色环保理念并不契合。

开发一种生物质来源且吸附力强的吸油材料,成为相关领域的重要研究方向。


目前,有哪些主流去除海上油污的方法,环保又有效的方法有哪些?这些方法的原理是什么?
船舶油污水成了“烫手山芋”
“过去油污水是‘香饽饽’,船舶污染物接收企业抢着要,现在却成了‘烫手山芋’,哪里都不想收。

”一位在长江中下游跑运输的船舶负责人说。


记者近期在长江沿线多地走访,一些长江船舶负责人反映,船上存放废矿物油的柜子已经满了,船舱里的油污水也逼近存量红线,急着找人接收。

据多家船舶污染物接收企业负责人和船员介绍,不愿收,不敢收,是长江船舶油污水面临的普遍情况。


——不愿收,越收越亏。

“以前有小公司专门回收油污水,油污水可以卖钱,含油量越高越值钱。

但现在情况变了,每吨油污水处置费用在3000元以上,还不算运费和人工费。

”长江下游一位船舶污染物接收企业负责人说,“我们自己都有不少油污水存着没处置呢,不敢再收了,收多少亏多少!”
——不敢收,怕担刑事风险。

废矿物油是危险废物,一旦接收、转运、处置不当,要承担刑事**的风险。

记者在采访中了解到,为规避风险,一些污染物接收企业干脆不做油污水生意,还有一些会在油污水接收单上把接收量填成极不合理的“0.01立方米”,“因数量少,不构成**”。


重庆市港航海事事务中心海事处处长陆朝晖说,按船检法规要求,主机功率22kw以上的船舶均安装了油水分离设备,实行达标排放,分离出的废油由接收单位统一转运处置。

重庆市具备废矿物油处置资质的单位仅10家,远程收运服务成本较高,废矿物油无害化处理的成本也较高,导致船舶废油处置的综合成本高达8000元每吨,远远超过成品油价格,如此高昂的处置费用极大挫伤了船舶、接收单位和处置单位的积极性。


记者乘船在多个长江锚地采访,随着长江大保护持续推进,沿江各地大力打击船舶生活垃圾、生活污水、油污水入江的行为,越来越多船员认识到污染物不能直排长江。

但因为高昂的接收费用,“接收处置太贵,直排长江污染”,船员面临两难选择。


有船员以各种理由表示“船上没有油污水,不用抽”,也有船员表示“水运本来就不景气,抽一次油污水这么多钱,抽不起”。

在其中一艘船上,记者还发现了油污水直排的情况,抽水泵和软管直接深入舱内油污水中,管子上的黑色污油明显。


油污水、生活垃圾、生活污水是长江船舶上的三大类污染物,其中油污水中含有的废矿物油是危险废物,污染性最大。

有专家表示,废矿物油含有烯烃、苯系物、酚类等多种有毒物质,1升废矿物油能污染100万升水。


木质素吸附漏油更环保
近期,中国科学院宁波材料技术与工程研究所生物基高分子材料团队陈景研究员和朱锦研究员与加拿大多伦多大学颜宁教授团队合作,设计研发了一类木质素基聚氨酯泡沫,可用于治理海上油污泄漏,还能在温和碱性环境下无害化降解。


在自然界的植物中,木质素是含量仅次于纤维素的第二大天然有机高分子聚合物。

在木本植物中,木质素含量能占到约25%。

在工业生产中,木质素通常作为造纸行业的副产物,被燃烧或直接丢弃。


“当前的吸油材料大多以泡沫、气凝胶等多孔材料为主。

其中聚氨酯泡沫在油水分离中的应用特别普遍。

”陈景介绍,聚氨酯材料由多元醇与异氰酸酯经过聚加成反应得到,传统聚氨酯材料所用的多元醇来源于石油。


是否可以将普遍被浪费的木质素利用起来,提高聚氨酯材料的环境友好性?2019年下半年,研究团队开始着手研发,希望通过引入木质素,降低聚氨酯材料的成本,并且使其实现降解。


起初,研究团队采用一步法制备了碳纳米管复合的木质素基聚氨酯原油吸附泡沫,用于高效原油回收。


“所谓一步法,就是将制备好的多元醇与异氰酸酯混合,快速搅拌,倒入模具,无需维持环境条件,一步生成聚氨酯泡沫。

这与传统聚氨酯泡沫制备方法一致。

”陈景解释说。


常温下原油黏度较高,类似固体,但在较高温度下其黏度会显著降低,有助于提高泡沫吸收速率。

通过模拟海洋环境实验,研究团队发现,制备出的木质素聚氨酯泡沫经过一个太阳光照(辐射功率每平方米1000瓦特)后,表面温度可达90℃,可在6分钟内实现自身6倍以上质量的原油回收。


“通过挤压这种泡沫,可将其吸附的油污进行回收处理再利用。

”陈景表示,美中不足的是,碳纳米管不可降解,还会阻碍泡沫材料的降解速率。


通过与中国科学院宁波材料所黄庆研究员合作,研究团队替换碳纳米管,将具有可降解性、光热转换能力更佳的MXenes纳米片引入泡沫基体中。


据了解,MXenes纳米片能够在热氧环境下降解成对环境无污染的二氧化钛等物质,提高聚氨酯泡沫的环境友好性。


由于处理人员无法接近某些具有特殊用途的有毒油相废液,因此需要能够精准定向进行油污吸附的材料。

基于已有的合作成果,研究团队进一步开发,研制出了一种超疏水磁性木质素基聚氨酯泡沫。


“将四氧化三铁纳米颗粒引入泡沫中,能使泡沫整体具有一定的磁性和光热性能,通过硅烷的表面修饰则使其具有超疏水性。

”陈景解释道,超疏水磁性木质素基聚氨酯泡沫在太阳光下可以借助光热辅助原油回收,阴雨天能够通过超疏水的表面性质实现常规油水分离,实现24小时作业。


研究团队经过实验发现,在一个太阳光照下,超疏水磁性木质素基聚氨酯泡沫表面最高温度能达到66.5℃,吸附约自身5倍质量的原油。

由于该泡沫具有磁性,因此人们可以利用磁场对由该泡沫加工而成的吸附剂进行驱动和回收。


除了应对海上原油泄漏,木质素基聚氨酯泡沫还可作为抗菌敷料、过滤材料、保温材料、隔音吸波材料等。

目前,研究团队已与企业合作,将木质素基聚氨酯泡沫材料率先用于汽车内饰中。


“木质素的大量使用,使得这类泡沫制作成本非常低廉(较商用聚氨酯泡沫成本下降30%左右),在环保方面的优势相当突出。

下一步,团队将尝试提升这类泡沫材料的吸油速率。

”陈景表示,这项研究不仅为木质素基聚氨酯泡沫的应用找到了出口,也为今后生物基高分子材料的应用提供了一种思路。


头发也能去除海上油污
石油中含有的苯、甲苯等有毒化合物泄入海洋后,会通过食物链一步一步地富集。

而且石油比水轻,会长时间飘浮在水面上,极易扩散形成油膜,隔绝空气,最终对海洋生态环境造成很大影响。


大片海洋被原油污染,想要完全除去油污,肯定没有那么容易。

出于成本的考虑,秘鲁也只能想办法清除海岸、海滩边的油污,并设法阻拦油污向海岸边蔓延。


在这一过程中,出现了一个十分奇特的办法,就是用人的头发做成一个围栏,在海面上吸附拦截原油。

对于很多人来说,这是不可思议的,毕竟哪来那么多头发。

不过,秘鲁的当地人不分男女老少,纷纷响应了这次号召,上街排起长队捐头发。


其实,用头发吸附油污,此前已有先例。

2020年8月,一艘货船在非洲毛里求斯附近海域搁浅,导致大约1000吨燃油泄漏,为了当地的生态,当地居民也采用了头发制成的吸油管拦截油污。


根据相关专家的介绍,一公斤的头发大约能够吸附8公斤的原油。


用头发除油污,这背后是什么原理?
据专家介绍,头发能吸附油污,是因为头发主要是由角蛋白构成的,具有吸油不吸水的特性,是一种很好的原油吸附剂。


很多人以为头发表面很光滑,如果用显微镜看,就会发现头发表面遍布着各种孔洞和缝隙,这也能增强吸附能力。


明明是头皮出油,头发却很油,就是因为头发拥有这种吸油特性。

正是这种特性,使得头发能够像海绵吸水那样,很好地吸附原油。

把头发捆绑起来塞到网中,制成的围油栏可以用来拦截吸附海面上漂浮的原油,可以有效防止油污扩散,而且还十分环保。


其实,狗毛、羊毛等动物的毛发也具有很好的吸油特性。

一些海洋动物会受困于石油污染,就是因为那些动物的毛发能够吸附石油。


头发吸油污,这种方法虽然可行,但是并不具备大规模实用性,毕竟人头上就那么一点头发,就算再利用上其它动物的毛发,也没有多少。


来算一下,就明白了。

一桶原油大约137公斤,在秘鲁海岸边泄露的6000桶原油共计820吨。

一公斤的头发只能吸附8公斤原油,要想吸附这次泄露的原油则需要大约100吨头发。


男性一般以短发为主,很多就几厘米到十几厘米,就算剃光,估计也就一两左右。

女性头发平均也就几十厘米,很少有超过50厘米的,全部剃光也就几两。

这么算下来,男女平均分配,凑够一公斤头发再怎么也需要10个人。


按照上面的估算,清理820吨的油污,至少需要100万人剃光头,才能凑足吸附油污的头发。

可见,这种方法只能起到一个辅助作用。

不过头发没了可以再长,环境被破坏了就很难恢复。


实际上,这种海洋除油污的方法并不是主流。

目前普遍使用的吸附原油的产品是聚丙烯(主要用于吸附海面原油泄漏)和泥炭藓(主要用于吸附陆地原油泄漏)等人造物。

实验数据表明,聚丙烯在海洋中吸附原油的能力比头发强。


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