新型PHBV吸油材料与传统聚丙烯吸油材料的性能比较研究

摘要：对以完全生物降解 PHBV（!- 羟基丁酸和!- 羟基戊酸的共聚体）为基材采用不同方法制备的几种材料的吸油性能 与常用聚丙烯吸油毡做了对比实验研究并初步探讨了其吸油机理。实验结果表明，成型后的 PHBV 的吸油速率、吸油率等指 标均已接近聚丙烯吸油毡，而保油性优于聚丙烯吸油毡。
关键词：吸油材料；PHBV；吸油性能
熔融法
溶剂法
23 . 0
17 . 7
9 . 99
10 . 4
从表 1、表 2 实验结果可以看出，PHBV 改性体 保油效果优于吸油毡。其原因主要是在离心力的作 用下，滞留在空隙间的油被排除，而吸附在材料表面 的油仍会残留。PHBV 改性体的致密空隙网状结构 要比毡类吸油材料疏松空隙结构的吸油表面大，所 以表现出残余吸附量高。保油性好的吸油材料对于 海上溢油处理操作将会带来方便。另外，从油品来 看，两个温度下原油较食用油对吸油材料的附着程 度高，所表现出的保油效果要好。
从材料结构显微照片分析表观吸油现象，PHBV 粉末体吸油主要是利用表面吸附及颗粒间间隙实现 吸油作用，它不具备空间立体结构，因此，吸附量很 小。聚丙烯毡类材料具有疏松的空隙和一定的毛细 管结构，可 充 分 滞 留 吸 附 的 油 品，当 油 品 粘 度 越 大 时，油品滞留在疏松空隙间的程度随之加大，有利于 油品的吸附和保持。PHBV 改性体具有三维网状结 构，利用分子间或物质空间的致密间隙包裹作用吸 附油，表现出较强的吸油性能。随着油品粘度减小， 其流动性增加，它所具有的致密空隙三维网状结构 对油品的滞留效果就越明显。熔融法 PHBV 改性体 空间空隙结构欠发达，所表现的吸油速率及饱和吸
3 结论与展望
（1）作为吸油材料，除表面具有亲油基团、较大 表面积等特点外，还应具有良好的三维空间立体结 构。
（2）PHBV 改性体无论对于原油还是食用油都 有很强的吸附能力，其吸附量已接近应用广泛的毡 类吸油材料。
（3）PHBV 改性体的保油性能优于毡类吸油材 料。
（4）下一步开发以 PHBV 为基材的绿色吸油材 料，仍需进一步提高表面疏水性能。
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新型PHBV吸油材料与传统聚丙烯吸油材料的性能比较研究
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
韩梅， 吴兵， 陈学军， 李发生， 谷庆宝 韩梅,吴兵,李发生,谷庆宝(中国环境科学研究院,)， 陈学军(宁波天安生物材料有限公司,)
交通环保 ENVIRONMENTAL PROTECTION IN TRANSPORTATION 2001,22(6) 9次
交通部认可的第一批消油剂产品名单公布
交通部环境保护中心的质量检验结果表明，国 家海洋局海洋环境保护研究所生产的海环牌 1 号海 面溢油分散剂、勇达精细化工（珠海）有限公司生产 的 YD9705 型化油剂以及厦门市韦特贸易有限公司 的海洋牌海上化油剂这三项产品的各项指标达到了 交通部 JT201《3 溢油分散剂技术条件》标准。交通部 同意上述消油剂产品用于港口、码头和船舶处理海 上溢油。
4 参考文献
［1］ 温和瑞，朱建飞 . 吸油材料及其应用［J］. 江苏化工， 1998，2（6 3）：7 - 9.
［2］ 陈坚 . 环境生物技术［M］. 北京：中国轻工业出版社， 1999 .
［3］ 濑尾正雄 . 海洋油污染处理［M］. 北京：人民交通出版 社，1979 .
［4］ 国家海洋局 . 海洋环境保护与监测［M］. 北京：海洋出 版社，1998 .
Key words：oiI-absorbing materiaIs；PHBV；absorbent characteristics
在诸多溢油处理、处置方法中，基于吸油材料的 吸附法具有高效、经济、便于推广使用的特点而被广 泛采用。特别是对于回收在浅海和海岸边的溢油以 及其他处理设备难以接近地区的浮油，吸附材料是 非常有效的回收工具［1］。目前较广泛使用的吸油材 料是聚氨酯泡沫和聚丙烯等化学合成高分子材料。 然而，这些化学高分子吸油材料的后处理，无论是焚 烧还是填埋都会造成二次污染，开发完全生物降解 的新型绿色吸油材料是目前和今后吸油材料领域的 重点研究方向之一。PHBV（!- 羟基丁酸和!- 羟基 戊酸的共聚体）是基于可再生天然资源（如淀粉、大 米），运用微生物发酵技术得到的一种可完全降解新 型环保类高分子材料［2］。这种新型材料所具有的生 物相容性和生物可降解性使得以它为基础开发绿色 吸油材料成为可能。
交通环保 第 22 卷 第 6 期 2001 年 12 月
新型 PHBV 吸油材料与传统聚丙烯吸油材料的性能比较研究
Comparison of Oil-absorbing Characteristics of PHBV Material and Traditional Oil Absorbent
韩 梅1，吴 兵1，陈学军2，李发生1，谷庆宝1
1.1 试验仪器 BS20 型 恒 温 水 浴 箱（ 日 本 YAMATO 公 司 ）；
AT201 型电子天平（瑞士 METTLER 公司）；H - 900 型高速离心机（日本 KOKUSAN 公司）；电子显微镜 （日本 NIKON 公司）。 1.2 试验原料
聚丙烯吸油毡，PHBV 粉末（宁波天安生物材料 有限公司提供），PHBV 改性体，食用油，原油（华北 油田）。 1 . 3 试验方法［3，4］ 1.3.1 吸油速率及饱和吸油率的测定：取各类材料 称重，将其浸透在一定温度下的油中，每隔一定时间
（1. 中国环境科学研究院，北京 100012； 2. 宁波天安生物材料有限公司，宁波 315800） HAN Mei1，WU Bing1，CHEN Xue-jun2，Ll Fa-sheng1，GU Oing-bao1 （1 . Chinese Research Academy of EnvironmentaI Science，Beijing 100012，China；2 . Ningbo Tianan BiomateriaI Co . Limited，Ningbo 315800，China）
取出，沥尽表面油（自然垂滴 30 s）后称重。PHBV 粉 末体置于自制的网袋中用上述方法进行吸油试验，
1 实验部分
收稿日期：2001-09-23 作者简介：韩梅（1964 - ），女，北京人，高级工程师。
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新型 PHBV 吸油材料与传统聚丙烯吸油材料的性能比较研究 韩 梅 等
同时作网袋空白实验。根据材料吸油前后重量差值 计算吸油率。 1 . 3 . 2 保油率的测定：将吸油饱和的各种材料在 3 000 rpm 转速下离心 1 min 后称重，计算出保油率： 保油率 = 离心后持油量 / 饱和吸油量。 1.3.3 吸水量的测定：各类吸油材料称重后完全浸 透在水中一段时间，待其吸水完全后取出，沥尽表面 水分（自然垂滴 30 S）后称重，计算吸水量。PHBV 粉 末体置于自制的网袋中进行吸水试验，同时作网袋 空白实 验。 根 据 材 料 吸 水 前 后 重 量 差 值 计 算 吸 水 率。
吸油材料的保油率，结果如表 1、表 2 所示。
表 1 吸油材料保油率的测定结果（26C）（ %）
油品
原来自百度文库 食用油
吸油毡
1.8 1.1
PHBV 改性体
熔融法
溶剂法
34 . 1
24 . 8
9.5
12 . 2
表 2 吸油材料保油率的测定结果（17C）（ %）
油品
原油 食用油
吸油毡
1.2 1.1
PHBV 改性体
图 4 17C吸油速率及饱和吸油率（食用油）
图 1、图 2 为各种材料对原油的吸附结果，其中 吸油毡的吸油速率最快，饱和吸油率最高，以下依次 为：PHBV 溶剂法改性体 > PHBV 熔 融 法 改 性 体 > PHBV 发泡法改性体 > PHBV 粉末。图 3、图 4 为各 种材料对食用油的吸附结果。其中溶剂法 PHBV 改 性体吸油速率最快，饱和吸油率最高，以下依次为： 吸油毡 > PHBV 熔融法改性体 > PHBV 发泡法改性 体 > PHBV 粉末。
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交通环保 第 22 卷 第 6 期 2001 年 12 月
油率较差。至于发泡法制备的 PHBV 改性体虽具有
一定空隙结构，但空隙间并不成网状相连，又由于改
性的同时，其表现亲油性能变差，因此，它的吸油性
能欠佳。
实验结果表明，以上各种吸油材料吸油机理是
一种物理吸附过程，在吸油量构成因素中，起决定作
2 结果与讨论
2.1 吸油性能比较 选择海水 冬 季（17 C ）、夏 季（ 26 C ）平 均 温 度 作
为实验温度，并在不同油品中根据试验方法 1.3.1 测定各种材料的吸油速率及饱和吸油率，结果如图 1 至图 4 所示。
图 3 26C吸油速率及饱和吸油率（食用油）
图 1 26C吸油速率及饱和吸油率（原油） 图 2 17C吸油速率及饱和吸油率（原油）
及表面积共同作用）；
! d———吸油材料空间吸油量。
对于两种油品而言，随着温度升高，吸油材料的
吸油速率有所升高，而吸油率下降，这主要由于温度
升高后油粘度下降，油在吸油材料表面吸附和解吸
过程速度加快。
2.2 保油率的比较
选择吸油性能较 好 的 吸 油 毡 和 PHBV 改 性 体
（熔融法和溶剂法），根据试验方法 1.3.2 测定上述
中图分类号：TO424
文献标识码：A
文章编号：1006 - 428（1 2001）06 - 0012 - 03
Abstract：OiI-absorbing materiaIs in common use based on PHBV are studied and their mechanism is anaIyzed . ExperimentaI resuIts show that oiI absorbtion ratios and rates of moIding PHBV are simiIar to oiI absorbent poIypropyIene feIt，but oiI-keeping capacity of moIding PHBV is superior .
用的主要为吸油材料表面基团性质、表面积及内部
空间立体结构。在本实验中从三者对吸油材料吸油
量的贡献来看，内部空间立体结构对于吸油性能的
影响最为显著。吸油材料吸油机理的数学表达式可
表示为：
! = !S + !d
式中：!———吸油材料吸油量；
! S———吸油材 料 表 面 吸 油 量（ 表 面 基 团 性 质
参考文献(4条) 1.温和瑞.朱建飞 吸油材料及其应用 1998(03) 2.陈坚 环境生物技术 1999 3.濑尾正雄 海洋油污染处理 1979 4.国家海洋局 海洋环境保护与监测 1998
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2.3 模拟海水吸水量
在室温（19C）下，根据试验方法 1.3.3 测定各
种吸油材料的吸水率情况，如表 3 所示。
表 3 室温（19C）下模拟海水吸水率测定结果（g / g）
吸油毡
PHBV 粉末
PHBV 改性体 熔融法 溶剂法 发泡法
1.5
4.5
3.5
3.8
2.3
由表 3 可以看出，PHBV 改性体吸水量小于粉 末体，但比吸油毡略大，这主要是 PHBV 表面仍存在 着亲水基团，而吸油毡的聚丙烯表面疏水性较好。