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北斗智库环保管家网讯：含油废水主要来源于石油开采加工、石油化工、冶金、机械及海上运输业及食品加工等，其废水量大且成分复杂。随着工业的发展，含油废水排放量也在增大，对环境的危害也日趋严重。水体含油量达0.01mg/L时，就可以使鱼肉带有特殊气味而不能食用；水中含油量0.01mg/L～0.1mg/L时，对鱼类和水生生物生长就会产生影响；当水中含石油类物质达0.3mg/L～0.5mg/L时，水就会产生异味而不适合饮用[1]。含油废水中油类物质会在水面形成一层薄膜，隔绝水面与大气，导致水生动物缺氧而死亡，还妨碍水生植物的光合作用，致使腐烂变质，从而影响水体的自净作用，甚至使水质变臭，破坏水资源的利用价值，而且在水体表面的聚结油还能燃烧产生安全问题。因此含油废水必须经过妥善处理才能排放或回用。
含油废水的处理方法主要有气浮法、化学凝聚法、电解法、电磁法、砂滤法、混凝法、膜分离法、吸附法及生物法等。吸附法是利用吸附剂表面的活性，将分子态的污染物浓集于表面而达到去除目的。吸附剂性能的优劣以及是否适用于所要处理的废水，对于吸附净化过程的分离效率具有至关重要的影响。可以说几乎所有的固体都或多或少地具有吸附某些其它物质以降低自身的表面自由能的倾向。但实际上只有那些拥有巨大内表面积的多孔物质或是研磨成很细的物质，才能有明显的吸附能力，也才能做吸附剂使用。本文针对几种典型的吸附材料在含油废水中的应用进行了探讨。
1吸附材料的特性、吸附机理及其在含油废水中的应用
1.1活性炭
1.1活性炭
活性炭是处理含油废水中最常用到的吸附材料。活性炭作为一种非极性吸附剂，是一种多孔径的炭化物，有极丰富的孔隙构造，具有良好的吸附特性和稳定的化学性质可以耐强酸、强碱能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。活性炭的主要成分除了碳以外，还含有少量的氧、氢、硫等元素，以及水分和灰分。
它的吸附作用包括物理和化学吸咐，与其他吸附剂相比，活性炭具有巨大的比表面积和特别发达的微孔。通常活性炭的比表面积高达800m2/g～2000m2/g,这是活性炭吸附能力强，吸附容量大的主要原因。活性炭因其内部丰富的空隙具有较大的比表面积，因而具有良好的吸油性能，可吸附含油废水中的分散油、乳化油和溶解油，同时可吸附废水中其他有机物，对油的吸附容量是30mg/g～80mg/g,因此在含油废水处理中得到了广泛的应用。
废水处理中用的活性炭，一般均制成粒状或粉末状；粉末活性炭的吸附能力强、制备容易、成本低廉，但再生困难、不易重复使用。颗粒活性炭的吸附能力比粉末状的低一些，生产成本较高，但再生后可以重复使用并且劳动时劳动条件良好，操作管理方便。因此，在废水中大多采用颗粒状活性炭。
美国采用颗粒活性炭处理受到石油类污染的地下水，处理后可达到饮用水的标准[2]。陈晓玲[3]利用活性炭处理含油废水的试验表明，活性炭的粒径、投入量及pH值不同会影响含油废水的处理效果，活性炭粒径越小，在一定的范围内投入量越多则对于油类及COD的去除率越高，而在同等条件下，活性炭在处理含油废水过程中pH值中性时的去除率最差，而酸性条件污染物各项指标的去除率优于碱性条件污染物各项指标的去除率。
活性炭处理含油废水的优点是工艺简单，处理效果好，如果在预处理效果好的前提下，用于回收废水中的有机物，可以获得一定的经济效益；缺点是活性炭价格较贵。吸附容量有限，再生比较困难，因此一般只用作低浓度含油废水处理或深度处理。
类似的炭质吸附材料还有焦炭、膨胀石墨等用于含油废水的处理也取得了较好的效果。
1.2高吸油树脂
高吸油树脂是一种新型的有机吸附剂，与传统吸附材料不同的是，高吸油树脂具有三维网状化学交联结构及一定微孔结构的树脂，其微观形态特征是适度交联。外观是一种立体结构的多孔海绵状物。高吸油树脂主要通过树脂分子内的亲油基链段和油分子间产生的范德华力实现吸油作用[4]。树脂在油中溶胀而不溶解，油品则被包裹在网络结构中，从而达到吸油、储油的目的。高吸油性树脂对于不同类型的物质具有不同的吸收能力，对于脂肪烃、芳香烃、卤代烃等吸收能力较强，而对于低碳链的醇类、酮类等可溶于水的有机溶剂的吸收能力却很低[5]。
合成高吸油树脂的常用方法是悬浮聚合法。根据单体不同，可分为两类：一类是烯烃类树脂，由于烯烃分子内不含极性基团，该类树脂对油品的亲合性能更好，尤其是长碳链烯烃对各种油品均有很好的吸收能力，使其成为国内外研究的新热点。而高碳烯烃来源较少，阻碍更深的研究，使其还处于研究开发阶段；另一类是丙烯酸酯，所用单体一般为甲基丙烯酸或丙烯酸长链烷基酯，来源广，更多的应用于含油废水的处理。
如杜春霖等[6]采用悬浮聚合法合成了丙烯酸系高吸油性树脂，对悬浮聚合丙烯酸系吸油性树脂中不同单体配比、交联剂用量、反应温度等因素对吸油性树脂的吸油倍率的影响进行了实验研究，结果表明：在优化条件下，吸油性树脂的吸苯能力最大，为19.5g/g。
李芸芸等[7]以甲基丙烯酸丁酯及苯乙烯为主要单体、丙二醇二丙烯酸酯为交联剂、偶氮二异丁腈为引发剂，采用悬浮聚合方法，合成一种白色颗粒状的共聚型高吸油树脂。考察了搅拌速率、分散剂浓度、聚合温度、单体配比、交联剂用量等因素对颗粒特性的影响。研究结果表明，当共聚单体配比（质量比）为1.6：1、分散剂水溶液浓度为0.1%～0.2%、交联剂用量为单体质量的1%、搅拌转速200r/min～300r/min、聚合温度70℃、聚合时间为6h时，合成出的树脂粒径适中，吸油倍率达到20倍。
高吸油树脂具有吸油倍率大、吸油速度快、保油性好、可吸油种类多、良好的热稳定性、密度小、易储存、易运输、回收方便等优点。有待改善的是如何进一步提高其吸油倍率和吸油速度，降低成本，吸油后能够循环使用，避免二次污染。
1.3粉煤灰
粉煤灰作为燃煤电厂排出的固体废弃物，是一种可利用的资源。粉煤灰是灰白色的粉状物，含水量大的粉煤灰呈黑色。它是一种高分散度的固相集合体，粉煤灰主要是由玻璃微珠、海绵状玻璃体、石英、氧化铁、碳粒、硫酸盐等矿物组成。它的组成与性质是由原煤的成份、燃烧的条件及处理方法等因素决定的。粉煤灰的化学成分主要是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和未燃的炭，此外还有少量的MgO、Na2O、K2O、SO3以及砷、铜、锌等微量元素。
粉煤灰呈多孔蜂窝状组织，使其有较大的表面积。同时，它还具有一定的活性基团，使其具有较强的吸附能力，成为污水处理的吸附材料。
其吸附作用包括物理吸附和化学吸附两种[8]:粉煤灰与吸附质（污染物分子）间通过分子间引力产生吸附，这一作用受粉煤灰的多孔性及表面积决定。物理吸附特征主要是，粉煤灰吸附时颗粒表面活性降低、放热，故在低温下可自发进行；其次是其无选择性，因而对各种污染物都有一定吸附去除能力。粉煤灰存在着大量的Al、Si等活性物，能与吸附质通过化学链发生结合。化学吸附特点是其选择性强，通常为不可逆反应。通常两种吸附作用同时存在，但在不同条件下（pH、温度等不同）所体现出的优势不同，会导致粉煤灰吸附性能变化。
粉煤灰对于含油废水的处理具有较好的效果。如周珊等[9]利用改性粉煤灰对含油废水进行了处理，吸附试验表明经过10%AlCl3和10%FeCl3改性处理的粉煤灰除油效果好，在室温，pH=10,搅拌时间为30min,灰水的质量比为1:10的条件下，含油废水经活化粉煤灰吸附处理后，出水含油量由256mg/L降至9.3mg/L,除油率为96.36%,达到国家含油废水一级排放标准。
郝志涛等[10]利用粉煤灰对采油废水中的污染物质进行了吸附研究，结果表明粉煤灰可吸附去除采油废水中的石油类和COD,去除率分别为70%～80%和20%左右。以含SiO2、Al2O3和Fe2O3为主的粉煤灰吸附采油废水中的石油类和COD的过程十分复杂，其中石油类的吸附等温线为S型，COD的吸附的等温线很不规则。粉煤灰处理采油废水试验的较优操作条件：搅拌时间15min,转速300r/min,废水pH为7.2～7.8,灰水比为1：50。
粉煤灰处理含油废水的优点是粉煤灰来源广，价格低廉，达到了以废治废的目的。存在的问题是活化方式有待改善，进而提高吸油率，吸附后灰水分离及灰渣处置问题有待探讨。
除此之外，类似核桃壳、稻壳及锯屑等废弃物经过处理后用于含油废水的处理，同样取得了较好的效果，达到了以废治废的目的。
1.4膨润土
膨润土是以蒙脱石为主要成分，2：1型层状结构的硅酸盐黏土矿物，具有较大的比表面积，其中Si-O四面体片中的Si4+、Al-O八面体中的Al3+可以被Mg2+、Fe2+、Li+、Ni2+等低价离子替代，从而造成蒙脱石层间电价不饱和，使蒙脱石层间带永久性负电荷。这种负电荷通常由层间具有交换性的水合阳离子来平衡。
因此膨润上具有良好的离子交换性和吸附性，使其广泛应用于废水的吸附处理。膨润土原土及在较低温下处理的膨润土均会产生难于沉降的悬浮物，增加了分离操作的难度，通常需要对其进行改性，如酸活化、直接焙烧和有机活化等[11]。
如叶新才等[12]采用改性膨润土对石化含油废水进行的吸附试验表明，经过碳酸钠（Na2CO3）和溴化十六烷基三甲铵（CTMAB）对膨润土进行改性结果表明：有机改性膨润土除油效果比钠化改性膨润土和提纯土好，且其饱和吸附容量也远高于提纯土；对于浓度221mg/L的含油废水，有机膨润土用量为5.0g/L,油的去除率可达97%,低于国家含油废水一级排放标准。方曦等[13]采用改性膨润土对模拟含油废水进行试验研究表明，有机改性膨润土的去除率比钠化改性膨润土和提纯土好，其饱和吸附量也远高于提纯土。且对柴油模拟废水处理的效果优于原油模拟废水。
膨润土处理含油废水的优点是，膨润土在中国资源丰富，价格低廉，占地少，能耗低，用水量少，技术要求不高，操作简单且没有二次污染。且改性膨润土处理含油废水能同时取得较好的环境和经济效益。在含油水及其它有机废水处理中应用前景广阔。存在的问题是解决膨润土成型问题，加工工艺有待改进，进而增强性能，降低成本。
另外类似于膨润土的黏土类的沸石、蛭石等也被活化处理后作为吸附材料用于含油废水的处理。
以上几种吸附材料在处理含油废水的应用中各有利弊，其优缺点比较见表1。
2总结
吸附材料性能的优劣以及是否适用于所要处理的含油废水，对于吸附净化过程的效果具有至关重要的影响。本文详细介绍了吸附处理含油废水中最常用的活性炭、新型有机吸附剂高吸油树脂、以废治废型的粉煤灰和来源广泛的膨润土等四种吸附材料，分别就其特性、吸附机理、在含油废水中的应用以及优缺点进行了较为详细的论述。吸附法处理含油废水是具有广阔发展前景的技术，但吸附材料的成本较高、再生困难、吸附的容量有限等因素阻碍了吸附法在含油废水实际中的广泛应用，开发经济、环保、高效的吸附材料是未来研究的主要方向。
