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贷款攻略 能源 【安全环保】专治石油泄漏!Oleo海绵隔水吸油太厉害
【安全环保】专治石油泄漏!Oleo海绵隔水吸油太厉害
摘要:Argonne推出了新型石油吸附海绵Oleo,其吸附效率高,且可重复利用,是一项具有划时代意义的泄露石油清理技术。石油圈原创来自|E&P编译|二丫张德凯...................................................

Argonne推出了新型石油吸附海绵Oleo,其吸附效率高,且可重复利用,是一项具有划时代意义的泄露石油清理技术。

石油圈原创

来自 | E&P

编译 | 二丫 张德凯

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Oleo海绵的测试模块在位于Leonardo的美国国家石油泄露响应研究中心和可再生能源测试中心进行测试。在吸附含油废水一周后,研究人员将Oleo从污水中取出,海水中油含量由96%降至了4%。

每次石油泄漏都可能导致数十亿美元的损失,而其中相当一部分来自泄漏原油的清理工作。现有的清理方法作用有限,没有任何一种技术能够捕获悬浮在水面的石油,而且大多数不能实现泄露石油的回收利用,这是阻碍泄露石油清理技术发展和提高的主要因素。

但是近期,石油清理技术取得了突破性进展。美国能源部Argonne国家实验室研发的一种新型吸附剂克服了所有关键难题,提供了一种很有前景的泄露石油解决方案,使石油、柴油的泄漏清理工作变得更容易、更高效,降低了整体作业成本和环境影响。

这种吸附剂被称为“Oleo海绵”,内部由一层聚合物泡沫塑料制成,外部涂层为一种改制亲油(油脂)化合物。当与石油接触时,Oleo海面会吸附高达其自身重量90倍的石油,而且Oleo不仅作用于水面,还会吸附悬浮于水中的油滴。达到吸附饱和后,附着于Oleo海绵的石油可轻松被清除并收集,之后二者都可以重新投入应用。

相比于传统的油封和清油方法,即撇去浮于水面的石油、泄露石油现场燃烧、使用分散剂或一次性吸附剂,Oleo具有可观的应用优势,包括在其可重复使用性、吸附性能和在水柱中提取油的能力等方面具有明显的优势。

常规方案

撇油(回收水面漂浮石油)虽然能够回收石油,但不能捕捉悬浮于水中的石油;此外,该方法只能在海面平静且浮油足够厚时才可以采用。同时,泄露石油现场燃烧(即在漏油现场控制石油燃烧)无法回收泄漏石油,还会向环境中排放有毒污染物。类似地,分散剂(将石油分解成小液滴,加快生物降解)也无法回收石油,且由于其潜在毒性引起了广泛争议。

相比之下,Oleo是一种更经济、更有效的技术,因为海绵可以吸收悬浮于水面以下的石油,这样就增加了可被再利用石油的量,从而降低损失。此外,Oleo海绵比燃烧法更安全,不会释放毒物质到环境中。

该技术的研发人之一Seth Darling说:“与常规吸附剂不同,Oleo在清理泄露石油过程中不会造成任何浪费,海绵和石油都可以重复利用”。Seth Darling是Argonne中心的纳米材料科学家,也是芝加哥大学分子工程研究所的研究员。

Oleo海绵的重复使用性能和捕获水面以下石油的特性,使它区别于其他种类吸附剂,甚至其中一些还没有取得广泛商业应用。

可重复使用

与Oleo海绵不同,现存的许多吸附剂不可回收利用,且吸收的石油也不能重新回收使用。虽然大多研究、报告中声称这些吸附剂能吸收多种油类物质,但通常它们的选择性、容量和吸附率都很低。

聚丙烯是目前唯一大规模使用的吸附剂,而在重复使用性能测试中,Oleo海绵的性能远远超过了工业级聚丙烯。测试结果显示,在多次循环过后,Oleo海绵保持了97%的吸附能力,而聚丙烯的吸附率仅保持了14%。此外硅气凝胶、有机粘土和碳质材料等吸附剂仍处于研发阶段,还没有投入大规模应用。

在新型吸附海绵技术研发中,Argonne的研究人员首先从聚氨酯材料开始,这是一种广泛使用的聚合物泡沫,应用范围包括家具坐垫到绝缘材料等。我们都知道,泡沫有许多小孔和缝隙,具有非常大的比表面积,缝隙内即可捕获石油分子。

为了使新型材料具有石油吸附能力,研发人员率先采用了Darling和Argonne化学家Jeff Elam联合研发的连续渗透技术,即在海绵表面涂上一层无机金属氧化物底漆。利用连续渗透技术,研发人员可以在无机涂料内掺杂聚合物,使其成为满足用户要求、具有特殊性质的定制化材料。

在涂层中,氧化物作为黏合剂吸收亲油分子,随后这些分子被吸引入海绵内,亲油分子一侧连接金属氧化物,而将油分子粘在另一端。最后一步,经过处理的吸收带在多孔网中组装成一块吸油海绵。

Darling说:“连续渗透合成技术是Argonne开展Oleo研发的基础,该方法最初主要用于新型材料的合成。将其用于Oleo海绵开发是一个良好的开端,证实了基础研究能够以意想不到的方式转化为强有力的实际工具。”

技术测试

Oleo的测试在Ohmsett的全美最大海水拖柜中进行,验证了Oleo海绵在原油、柴油回收中的有效性。在现场,研究人员将海绵暴露在柴油、原油与水的混合物中,一段时间后,海绵成功地从混合物中将原油、柴油吸附,并在后续重复使用中保留了吸附性能。

2016年12月,Oleo海绵测试模块从位于Leonardo的美国国家石油泄露响应研究中心和可再生能源测试中心测试装置中拆除。测试罐中含有海水260万加仑,Oleo成功的将水面以下石油吸附,标志着一项前所未有的石油泄露响应技术诞生。

Elam是Oleo的研发者之一,他说:“最初在实验室我们只制得了1立方英寸的Oleo海绵。然而,为了满足Ohmsett的测试要求,我们必须将其体积放大1万倍,才能满足其在现实情况下,在冬天海水中清理泄露原油。我们对Oleo海绵的性能非常满意,在一周的测试中,Oleo的性能几乎没有任何退化。”

除了用于泄露石油清理,Oleo还可用于港口、码头的少量船舶泄露柴油清理工作。通过连续渗透技术可在海绵上附着不同类型的分子,实现对应材料的吸附和吸收。“我们正在为此项技术寻求更多的应用,包括废水中重金属离子如铅、铬和有机化合物的移除。”

研发团队对Oleo的商业应用前景非常看好,目前该技术已经吸引了多方人员的兴趣。

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