WZ聚丙烯酸酯類系列高吸油樹脂的制備、性能研究及海洋溢油污染處理方法的優(yōu)化配置.pdf

1、海洋石油污染是目前海洋污染的主要類型,對海洋水環(huán)境造成了極大的破壞,而溢油成為石油進入海洋的主要方式,如何對溢油事故進行有效的預(yù)防和處理成為治理海洋污染的關(guān)鍵所在。本文對當代處理溢油使用的物理法、化學法、自然降解法、生物處理法、燃燒法等處理措施及相應(yīng)設(shè)備進行了介紹,詳細考察了各種處理方法的適用條件,以及在限制條件下如何對各種選擇方法進行優(yōu)化組合,并重點研究了吸油材料在溢油處理中的應(yīng)用。由于我國對高吸油樹脂的研究起步較晚,目前國內(nèi)市場所需

2、的高吸油樹脂材料大部分從日本和美國進口。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,對于高效環(huán)保材料的需求必將進一步加大。基于此,本論文對聚丙烯酸酯類吸油樹脂進行了細致研究,得到了以下主要成果:1.采用新工藝制備了一系列聚丙烯酸酯類吸油樹脂,命名為WZ聚丙烯酸酯類系列高吸油樹脂,得到了較成熟的合成工藝。通過懸浮聚合法,首次采用聚乙烯醇(PVA)和雙子表面活性劑DTDPA的復(fù)合分散劑體系,以丙烯酸十二烷基酯(LA),丙烯酸十六烷基酯(HA),丙烯酸十八烷基酯

3、(SA)系列為單體,二甲基丙烯酸乙二酯(EGDMA)為交聯(lián)劑,過氧化二苯甲酰(BPO)為引發(fā)劑,反應(yīng)物配比為單體:EGDMA:BPO=100:1:2,DTDPA:PVA=2:3。并通過加入不同種類填充劑來改善樹脂的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使其松散而易于膨脹,交聯(lián)空間網(wǎng)的位阻降低,從而提高樹脂的吸油性能,在適宜的反應(yīng)物配比和反應(yīng)條件下,WZ吸油樹脂的原油吸油率可達到25.20g·g-1。2.經(jīng)FT-IR表征結(jié)構(gòu)分析,表明產(chǎn)物為目標物質(zhì)DTDPA和W

4、Z吸油樹脂。3.在實驗基礎(chǔ)上得出Gemini表面活性劑二氯化N,N,N′,N′-四甲基-N,N′-雙十六烷基-2-丙醇-1,3-銨(DTDPA)的合成工藝。使用WCT-2型微機差熱天平進行熱分析,測定其熔點為73.0℃;測定DTDPA的表面活性,結(jié)果表明DTDPA的結(jié)構(gòu)獨特,與單鏈單頭基表面活性劑相比具有優(yōu)異表面活性,CMC值比傳統(tǒng)表面活性劑低1～3個數(shù)量級;研究DTDPA對中原油田原油-水體系表面張力變化的影響,表明DTDPA可以有效

5、降低原油-水體系表面張力。4.WZ樹脂最佳聚合溫度為80℃,聚合溫度較低時,由于引發(fā)劑分解緩慢,單位體積內(nèi)活性中心數(shù)較少。而丙烯酸長碳鏈烷基酯的側(cè)基位阻效應(yīng)明顯,導(dǎo)致在同樣反應(yīng)時間內(nèi)聚合不完全,大量單體殘留,得不到硬化的樹脂顆粒。當聚合溫度較高時,引發(fā)劑分解加快,在加快聚合反應(yīng)速度的同時亦使樹脂分子量下降,從而導(dǎo)致樹脂吸油倍率下降。另一方面,反應(yīng)溫度過高會增大體系的分散不穩(wěn)定性,樹脂顆粒粘結(jié)成塊,減少樹脂的吸附表面,使其吸油倍率減小。5

6、.WZ樹脂最佳反應(yīng)時間為6h,吸油倍率隨反應(yīng)時間延長而增加,至6小時后基本上保持不變。反應(yīng)單元為懸浮液滴,體積小,同時反應(yīng)體系以水作為稀釋劑,易于去除反應(yīng)熱。6.DTDPA的最適宜濃度為0.10wt％。當使用少量DTDPA濃度(0.05wt%)時,吸油性能即有顯著提高,但當超過一定濃度后,吸油倍率開始下降,吸油平衡時間隨著DTDPA濃度的增加而減少,幾十分鐘即可達到平衡。7.填充劑對WZ樹脂吸油性能的提高有重要的促進作用。以石蠟為例,隨

7、著石蠟用量的增加,吸油倍率增大,但當用量超過1.0 wt%后,再增加其用量對吸油倍率沒有很大影響;同時因石蠟分子中不含雙鍵,樹脂的凝膠分率無變化。8.化學交聯(lián)劑的適宜用量為0.40 wt%。增加化學交聯(lián)劑的用量,WZ樹脂的交聯(lián)度上升、交聯(lián)密度增大,凝膠分率增加、吸油率下降。這是因為油脂在吸油時,油品分子滲入樹脂使其體積增大,依靠其分子三維網(wǎng)結(jié)構(gòu)的伸展來貯油,如果交聯(lián)點增加,分子的伸展降低了結(jié)構(gòu)熵,驅(qū)使分子收縮,因此交聯(lián)劑的用量不能太多,