【正文】 39 海特 191 抽吸式溢油回 收船 抽吸式 溢油回收船 是一種利用泵抽吸水面浮油的船舶，有浮體抽吸式和真空抽吸式兩種。抽吸式 溢油回收船 的溢油回收裝置工作原理類似于真空撇油器，當船舶前進時，通過船舶前面的導油臂將水面溢油引導向溢油回收艙，然后通過吸頭將溢油泵入儲存艙。因此，其適用于平靜水域，波浪大時回收效率明顯下降，特別適用于回收油層較厚的低黏度油。這種溢油回收船結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，適用于港口水域。 黏附式溢油回收船 黏附式 溢油回收船 是一種利用親油材料制成的繩、帶和桶黏附溢油的原理進行回收溢油的船舶。其工作原理 如同繩式撇油器、帶式撇油器、鏈式撇油器和桶式撇油器。這種回收船舶制造簡單，船舶較小，適用于在港區(qū)水域回收各種類型的溢油，也可以隨母船到近海進行作業(yè)。 水動力式溢油回收船 水動力式 溢油回收船 是利用旋轉(zhuǎn)的傳送帶產(chǎn)生的水動力引導溢油進入溢油回收艙，借助油水比重差，溢油重新浮于水面，積聚一定厚度，被泵送到存儲艙的傳播。根據(jù)旋轉(zhuǎn)的傳送帶的布放形式又可分為浸沒式和漂浮式。工作原理類似于動態(tài)斜面式撇油器和非吸附式撇油器。這種工作原理適宜建造大型的近海回收船，并可以附加布放和拖帶圍油欄、噴灑 溢油分散 劑、采取消防救生等應急指揮措施，還可以攜帶其他類型的撇油器進行工作。 溢油處理技術 22 堰式溢油回收船 堰式 溢油回收船 是利用堰板或掃油臂引入油水混合物，然后進行油水分離的船舶。當 船舶前進時，水面溢油通過可調(diào)堰板或掃油臂進入油水分離艙，利用油水比重差，油水自然分離，將艙底部的水排出回收油。 小結(jié) 上述幾種溢油回收船都可以配合圍油欄進行作業(yè)，也可以獨立工作，若要充分發(fā)揮溢油回收船的作用，還應注意下列事項： ① 考慮溢油現(xiàn)場的天氣和海況。溢油回收船的回收效率與天氣和海況有關，回收 船舶的航 行能力也受到天氣和海況條件的影響，應考慮回收船的航行區(qū)域和抗風等級。 ② 溢油回收船的回收裝置不同，適用的溢油類型的種類和規(guī)模來選擇具有不同回收裝置的回收船舶。例如，對高黏度、規(guī)模大的溢油，應選擇帶式等回收船舶；對低中黏度的溢油應選擇水動力、偃式等回收船舶。 ③ 在溢油回收作業(yè)時，應考慮回收船舶的應急反應能力。溢油回收船舶能否發(fā)揮作用，關鍵取決于回收船舶能否在溢油大面積擴散前往趕到現(xiàn)場，并跟蹤溢油。 回收作業(yè)時，還應考慮溢油的儲存能力。近海作業(yè)時，還需要考慮子母船舶配合作業(yè)。 吸油材料 吸油材料能利用其 表面、間隙以及空腔 的毛細管作用，或者分子間的物理凝聚力形成的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 吸附油及油脂，能起到集中和臨時固定油及油脂類有機物的作用 。 適用于淺海、岸邊，以及比較平靜的場所。 吸油材料的性能也不斷得到完善 [22]。 吸油材料的發(fā)展 吸油材料的發(fā)展經(jīng)歷了一個由傳統(tǒng)向高性能型演化的過程。最初人們利用海綿、粘土等多孔性物質(zhì)來吸油，可是結(jié)果并不理想，這種吸油材料有著明顯的缺點：（ 1）吸油量不大，吸油倍率（質(zhì)量比）較??；（ 2）油水選擇性不高，往往吸油的同時也吸水；（ 3）吸油后保油性差，稍一加壓就會重新漏油。這些缺 點的存在使得它們的應用受到限制。 后來，人們受到表面活性劑表面改性的啟發(fā)，用吸油墊來作吸油材料 [23]，吸油墊本身是親油物質(zhì)或經(jīng)改性后是親油物質(zhì)，因此吸油墊的吸率和油水選擇性都有所提高，可是在加壓力下重新漏油的問題卻仍不能解決。 最近幾年來，研究人員們受到高吸水樹脂的某些理論的啟發(fā)，使吸油材料向高吸油樹脂發(fā)展。目前研究較多的高吸油樹脂往往是低交聯(lián)的聚合物，它以親油性單體為基本單位，經(jīng)適度交聯(lián)構(gòu)成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，吸收的油以范德華力保存在這個網(wǎng)絡中。這種吸油材料吸油倍率高、油水選擇性好，且保油性能大大提高，不易重新漏 油，是一種高性能的新型材料。 溢油處理技術 23 高吸油樹脂在原則上采用親油性單體，經(jīng)適度交聯(lián)制得。如 1966 年美國道化學公司以烷基乙烯為單體，經(jīng)交聯(lián)制得一種非極性的高吸油樹脂， 1973 年日本三井石油化學公司以甲基丙烯酸烷基酯或烷基苯乙烯為基本單體，經(jīng)交聯(lián)制得一種極性樹脂 [24]， 1989年日本村上公司用三異丙苯基過氧化物交聯(lián)制得的醋酸乙烯－氯乙烯共聚體也是一種極性高吸油樹脂， 1990 年日本觸媒化學工業(yè)公司以丙烯酸類單體為原料，制得的側(cè)鏈上有長鏈烷基的一種中等極性的高吸油樹脂。 目前，高吸油樹脂已經(jīng)在很多領域得到應用。例如：利 用它的吸油性，高吸油樹脂可以用于工業(yè)含油廢水處理、食品廢油處理、海面石油泄漏處理等；還有利用其對油的緩釋性，來做緩釋基材；也可以作為油污過濾材料、橡膠改性劑、紙張用添加劑、粘膠添加劑等來使用 [25]。 吸油材料的分類 吸油材料可以按照不同的分類方法進行多種分類。按構(gòu)成材料種類的不同吸油材料可分為無機吸油材料，有機吸油材料和復合吸油材料三大類。其中有機吸油材料又可以分為合成有機吸油材料和天然有機吸油材料。按照吸油材料的吸油機理可以分為包藏性，凝膠型和包藏凝膠復合型。 無機類吸油材料主要有石墨、 分子篩、活性炭 、膨潤土、粉煤灰等。它們的優(yōu)點是材料相對便宜 ,缺點是大部分吸油量小 (一般 5g／ g)， 保油率差、吸油同時也吸水。針對無機吸油材料的缺點，可對其進行改性研究 [26]。 無機吸油材料吸油率低。而且大部分是粉狀、粒狀產(chǎn)品，因此在運輸、使用和回收上屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，造成使用成本偏高。雖然改性處理可以克服其部分缺點。但真正得到廣泛使用的還是有機類吸油材料。有機類吸油材料主要可分為合成和天然兩大類。合成有機類吸油材料。合成有機類吸油材料應用最多的是高吸油性樹脂。通?？煞譃橐员┧狨ヮ悶橹饕獑误w，以烯烴為 主要單體 (烯烴分子不含極性基團，對油品的親和力更強 )、以橡膠為主要單體以及聚氨酯類等，高吸油性樹脂是當今吸油材料發(fā)展的主要方向。合成有機類吸油材料最大的問題是使用后降解很慢或不能生物降解。通過填埋處理，對環(huán)境不友好，通過焚燒處理成本又很高。同時也會造成二次污染。天然有機類吸油材料具有廉價、易得、可生物降解等優(yōu)點，近年來得到廣泛關注。 復合類吸油材料主要有無機與有機材料復 合、天然有機與合成有機材料的復合以及其他新型復合材料。膨脹石墨 — 酚醛樹脂基活性炭復合材料利用兩者的優(yōu)勢進行互補，能形成新的更大“貯油空間”。 對生活污油類等有機大分子物質(zhì)表現(xiàn)出更強的吸附能力。曹亞峰等首次以棉纖維為基材，通過與丙烯酸長鏈酯進行接枝聚合，制備出具有高吸油倍率的復合吸油材料，對乙醇、水等極性溶劑幾乎不吸收 [27]。合成的吸油材料對煤油的吸油倍率達到 /g， 對甲苯的吸油倍率達到 / g。采用甲基丙烯酸烷基脂與木漿纖維素交聯(lián)聚合制備的復合高吸油性材料 ，與傳統(tǒng)的單體聚合物制備的高吸油材料溢油處理技術 24 相比較，其吸油倍率和吸油速率得到明顯改善。綜合生產(chǎn)成本有所降低。甲基的存在增加了樹脂網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中的孔隙和包容性，對于極性越小的油品 (如苯 、二甲苯 )吸油倍率越高。此外。新型的碳／碳復合材料也開始被用于吸油性能的研究。 吸油材料的吸油機理 吸油機理到目前為止研究得不是很多，大部分只能從定性的角度來分析，能夠量化的很少。大部分研究人員都認為吸油機理 [28]基本上可以分為包藏型、凝膠型和吸藏凝膠復合型 。 （ 1） 包藏型 包藏型的吸油材料往往是具有疏松多孔結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，它利用毛細管現(xiàn)象吸油。 （ 2） 凝膠型 凝膠型的吸油材料大多是低交聯(lián)的親油高聚物。它的吸油機理類似于高吸水樹脂的吸水機理，原則上用親油基取代高吸水樹脂中的親水基，使高吸水樹脂 轉(zhuǎn)化為高吸油樹脂。利用高聚物中的親油基與油分子相互親和作用力作為吸油推動力，油吸入后儲藏在樹脂內(nèi)部的網(wǎng)絡空間中，高聚物交聯(lián)度越低，則它的網(wǎng)絡空間越大，吸油儲油能力也越大，但同時，由于交聯(lián)度降低將會導致高聚物在油中的溶解度增大。 （ 3） 包藏凝膠復合型 即以上兩種機理的結(jié)合。 吸油材料的吸油機理可以用圖 310 來表示。與吸水樹脂相比，吸油樹脂的吸收倍率要遠遠小于吸水樹脂的吸收倍率。這其中的原因除了吸油樹脂發(fā)展得比較緩慢之外，還有一些本質(zhì)上的原因： （ 1） 液體密度不同。水的密度大于油的密度，如果兩樹脂吸收同樣體積 的水 和油，它們的吸收倍率會相差很多。 （ 2） 吸收推動力不同。在吸油樹脂中只能由范德華力作吸油推動力，而范德華力是一種弱推動力。而在吸水樹脂中，其推動力除了范德華力之外，還有很強的氫鍵作用力和滲透壓作用，而后兩種作用力在吸油樹脂中是無法實現(xiàn)的。 溢油處理技術 25 圖 310 典型的吸油材料的吸油機理示意圖 各類吸油材料的應用范圍及優(yōu)缺點 （ 1） 天然無機類的包藏型 主要應用于在油炸食品廢油處理，工廠廢油處理，漏油處理等領域；其優(yōu)點是價格低廉，使用安全，可以燃棄。但是這種材料受壓會漏油且體積大，同時吸水。 （ 2） 有機合成的包藏型 主要應用于工廠廢油處理，工廠排水混入油處理，流出油處理，漏油處理等。優(yōu)點是吸油速率快，可以燃棄。但是同樣受壓會漏油且體積大，同時吸水。 （ 3） 有機合成的凝膠型 主要應用在油炸食品廢油處理，油黏度調(diào)整劑，流出油處理，漏油處理等領域。優(yōu)點是使用安全，可以燃棄，體積小。但是卻需要加熱熔融且價格昂貴。 （ 4） 復合型 主要應用于廢油處理，漏油處理。優(yōu)點是可以燃棄，體積小。但是其吸油量少，而且吸油速率慢，價格昂貴。 吸油材料的主要形狀及應用范圍 (1) 固體顆粒狀型： 粒徑為數(shù)百 微米的粘著性固體粒子，可用于一般性廢油。 (2) 織物型： 將高吸油性樹脂負載于合成纖維上制成濾布狀或袋狀，可用作過濾器除去空氣中的油分或除去水中的懸浮油，也可用于制造工業(yè)用或家庭用的油抹布。 （ 3） 填充型： 把粒狀固體吸油材料填充在合成纖維袋中，可用于廢油、漏油的處理。 （ 4） 片狀型： 溢油處理技術 26 把吸油材料包裹于纖維中制成片狀，用于廢油、漏油的處理，或作油柵和油抹布。 （ 5）液體型： 主要是用于海上原油泄漏處理的凝膠型吸油材料。 （ 6） 乳液型： 粒徑為 1μm 以下的高分子乳液，其對油分子具有很強的親合力，主要用于 油煙過濾器中，油煙通過時油分被吸附掉。 小結(jié) 吸油材料應具備吸油性能好、價格合理、易于再生利用的特點。廉價、商效、環(huán)保的復合吸油材料將成為研究的熱點。隨著環(huán)保意識的加強，使用可生物降解吸油材料的呼聲也會越來越強烈。同時隨著對可生物降解吸油材料開發(fā)研究的不斷深入。對其加工工藝進行不斷改進。各種價格便宜、吸油性能卓越的可生物降解吸油材料將會不斷投放市場，成為吸油材料的主導產(chǎn)品。 化學處理方法 現(xiàn)場燃燒 現(xiàn)場燃燒是指在溢油現(xiàn)場燃燒漂浮在水面上的油。這種技術 主要 用于處理近海 大型溢 油事故。 同時，應急反應人員還逐漸認識到這種燃燒技術能夠進行快速、安全和有效地 處理 諸如 近海石油勘探、生產(chǎn)、海上輸油管線、油輪事故等發(fā)生的溢油事故， 也適用于特定的河流環(huán)境中發(fā)生的溢油事故 [29]。 盡管用于現(xiàn)場燃燒的設備和技術都得到了很大的發(fā)展， 溢油的燃燒并不能代替溢油的圍控和溢油的自然消失。無論在什么情況下，雖然人們都會使用傳統(tǒng)的圍油欄和撇油器進行圍控和機械回收技術，且能安全有效地發(fā)揮圍油欄和撇油器的作用。然而，在某些情況下，現(xiàn)場燃燒 (或使用化學消油劑 )可能是快速而安全地消除大量溢油的唯一方法。 燃燒的基本理論 (1) 點火和燃燒對油和水的要求 如果油層足夠厚、點火區(qū)域面積足夠大和點火溫度足以使油蒸發(fā)，那么就可以燃燒水面上的大部分原油和煉制油。為了防止油層的熱量向油層下面的水產(chǎn)生傳輸損失，油層的最小厚度不少于 2～ 3mm。所有使用新鮮原油進行燃燒試驗的結(jié)果顯示，當油層厚度降低到約 1～ 2 mm 時燃燒很快停止。如果油層太薄，水冷卻速度快，熱量損失很快，使油溫降低到油蒸發(fā)溫度以下，而不足以支持油的燃燒。如蒸發(fā)成分少的柴油、風化乳化的原油以及 C 級燃料油，這種最小燃燒厚度可能達到 8～ 10mm。維持燃燒的關 鍵是使用防火圍油欄或利用冰或岸線等自然條件圍控溢油保持這一厚度。 溢油處理技術 27 試驗證明，最有效的溢油點火裝置是盡可能多的向油層傳輸熱量、且產(chǎn)生極少的波動。使用飛機布放凝膠燃油是最有效的快速、安全、費用消耗最少的點火方法之一。 最適合進行現(xiàn)場燃燒的環(huán)境條件是波高小于 1m、風速小于 7 m /s。適宜于燃燒的時間條件范圍很寬，從幾個小時到幾天。如果由于風和海況原因，使溢油迅速擴散失去現(xiàn)場燃燒的時機。即使有可能控制集中一部分溢油，溢油可能已經(jīng)風化和或乳化而不能點火燃燒。通過對控制的不同乳化程度的溢油進行試驗顯示，含水量達 50％～ 70％的溢油也可以點火燃燒，但是，含水量僅 10％～ 20％的溢油點火燃燒極其困難。 (2) 燃燒速率與效率 水面上溢油的燃燒速率是指油層厚度降低的速率，或單位區(qū)域面積內(nèi)溢油容積的減少速率。燃燒效率是指由于燃燒使油從水面上消失的百分比。燃燒效率主要由開始燃燒時的油層厚度和燃燒后的油層厚度決定?？刂七M行燃燒實驗表明燃燒效率高于 90％，有些燃燒實驗顯示燃燒效率高達 98％～ 99％ [30]。 可能的惡劣條件 在許多情況下使用現(xiàn)場燃燒技術消除大量因近海石油勘探、裝卸作業(yè)、海上輸油管線和油船泄漏產(chǎn)生 的溢油是非常有效的。現(xiàn)場燃燒分成 3 個階段：圍控欲燃燒的溢油；燃燒圍控或自然圍控的溢油；控