CN106932299B - 一种评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法，该方法包括以下步骤：(1)将测量组件置于水体中，此时，测量组件的第一区域中固定有吸附材料，用以模拟吸附材料自然状态下在水面的漂浮状态，且吸附材料的三个侧边分别与活动挡油板以及两块侧挡板相抵接；同时，测量组件的活动挡油板处于挡油位置，使漂浮于水面的油品/危化品限制于测量组件的第二区域；(2)将测量组件的活动挡油板置于非挡油位置，然后立即带动测量组件向水面上的预设位置进行运动，使吸附材料在运动环境下对油品/危化品进行吸收；(3)测量组件到达预设位置后，取出第一区域中的吸附材料，获取吸附量数据，并对吸附材料的吸附性能进行评价。

Description

一种评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法。

背景技术

油品系指原油、石油产品(汽油、煤油、柴油、石脑油等)、稳定轻烃和稳定凝析油等；危化品指易燃、易爆、有毒、强腐蚀性、或有放射性，会对人员、设备、环境造成伤害或损伤的化学品。

本发明所指的漂浮态油品/危化品指的是能够漂浮在水面、常温下(通常指20℃)在水体中的溶解度不大于0.5％的液体油品/危化品。

随着科学技术的发展，油品及危化品的应用领域已越来越广泛，需求量正在逐渐增大。石油、化工、钢铁、染料、造纸等行业都存在着大量的油品及危化品，其在生产、运输、贮存及使用过程中都存在泄漏的风险。近年来，油品及危化品泄露事故频繁发生，给水环境带来极大威胁。油品及危化品泄露事故如果得不到及时有效的处理或处理不当，会对当地的生态环境、渔业资源产生毁灭性的打击，且短时间内难以恢复。因此，对漂浮态油品及危化品的回收处理意义重大。

泄露到水面上的油品/危化品的处理方案中，较为有效的措施是采用吸附材料进行吸附回收，特别是对于少量的漂浮在水面上的油品和危化品，利用吸附材料堆积成拦截坝，对漂浮态油品及危化品进行多次拦截吸附，防止其冲入下游水体中，对水体造成更大范围的污染。采用物理吸附法处理油品和危化品时，对于油品及危化品吸附材料吸附性能的评价尤为重要，吸附性能的评价指标主要包括吸附速度、吸附倍率及浮油回收率等。而这些评价指标受材料性质、油品或者危化品性质、吸附方式及水流状态等因素影响很大，所以，设计一种能够相对综合考虑各种因素的影响、并能对吸附材料进行性能测试的方法是十分重要的。

《船用吸油毡标准JT/T560-2004》规定测试吸附材料的吸附倍率的方法是：取吸附材料试样并称重后，平放于油槽中5min，然后取出吸附材料试样放于网上静置5min后称重，计算吸油倍数。计算办法：

《船用吸油毡标准JT/T560-2004》标准中规定，具有固定纤维孔隙结构的吸油毡产品的吸油速率测试步骤：向油槽中倒入试验油品，观察油品颜色，如果油品颜色较浅，向油中加入油溶性染色剂，搅拌均匀；测量油槽中试验油品深度；将吸油毡样本(按照GB/T13760的要求，裁取尺寸大小为20×1cm吸油毡样本)固定在圆铁棒(长≥50cm)上，样本一端与铁棒底端对齐；在距底部远端，吸油毡样本高度大于油品深度2cm处做标记；将固定有吸油毡样本的圆铁棒迅速插入油槽底部，开始计时；观察油品沿吸油毡样本上升情况，当油品上升至标记高度时，计时结束。至少要开展3组吸油速度检测试验，取最长时间，作为试验结果，计算出吸油速率。

研究者(参考文献：张思文,党志,彭丹等.H₂O₂/NaOH改性玉米秸秆制备石油吸附剂的实验研究[J].农业环境科学学报,2011,30(11):2384-2388；朱超飞,赵雅兰,郑刘春等.改性玉米秸秆材料的制备及吸油性能的研究[J].环境科学学报,2012,32(10):2428-2434.)对漂浮态油品的吸附材料进行改性并进行吸油量的测试：将石油20g加入装有150mL的去离子水的烧杯中，静置后形成约0.5cm厚的油层。将200目不锈钢网置于烧杯上部(不接触油面)，石油吸附剂(0.2g)放入不锈钢网上，慢慢的将不锈钢网往下移动直至接触油水混合面。将上述烧杯放入THZ-82A型恒温振荡器中80r/min、室温25℃振荡。振荡一定时间后取出不锈钢网沥干5min，放入60℃烘箱烘至恒重，同时做空白试验。使用重量法重复3次计算吸油量。

研究者(参考文献：杜昕昕.一种新型泡沫材料对油及危化品的吸附应用性能研究[D].大连海事大学,2012.)用合成的新型吸附材料—改性聚氨酯泡沫对油品及21种代表性危化品(包括苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲醇等)进行了吸附性能研究，其中吸油速率测试方案：取边长5cm正方体泡沫试样并称重后，平放于装有500mL液体危化品的玻璃容器中，一定时间间隔5、10、20、30、40、50、60min，分别取出试样平放于网上静止1min后称重，计算平均吸油速率，实验操作在通风厨中进行。

杜昕昕还对泡沫吸附材料取样单元进行了分析实验：由静态条件下吸油性实验可知，泡沫吸附材料在静态条件下，只有一个底面与油类接触，根据其对油类的吸附过程，泡沫吸附材料的形状会对其吸油速率有一定的影响。当泡沫采用立方体形状时，不同尺寸大小的泡沫对原油所表现出的吸附效果也不同，其中边长为5cm立方体吸油泡沫对原油的吸附效果最好。泡沫体积过小、质量小，因而深入原油深度较浅，使其它面很难与原油接触，故影响吸油速率：泡沫体积过大、质量大，在原油外暴露体积较大，使得原油很难在短时间内被吸附到一定高度，因此也会影响其吸油速率。由此可见，立方体形状泡沫边长不宜太大，也不宜太小。当保持泡沫与原油接触面积一致，高度不同时，泡沫的吸油倍数会随着高度的增加而降低。静态下，泡沫与原油的接触面积一致，当泡沫与原油接触瞬间，泡沫对原油的虹吸高度基本一致，因而泡沫高度越低，其完全浸润到原油中的速度越快，泡沫的六个表面都能与原油接触，从而加快吸油速率，吸油倍数增大；反之，吸油倍数较小。总之，泡沫在原油中的暴露体积越大，越不利于吸油，也可进一步证明，要加快泡沫的吸油速率，应使得泡沫的六个表面都能与原油充分接触。泡沫边长选取5cm正方体，泡沫吸附效果为最佳，因为泡沫形状是由切割装置控制，选取正方体泡沫有利于切割，且正方体形状利于泡沫骨架结构的维持。

研究者(参考文献：Suni S,Kosunen AL,Hautala M,et al.Use of a by-productof peat excavation,cotton grass fibre,as a sorbent for oil-spills[J].Marinepollution bulletin,2004,49(11):916-921.)用棉纤维对柴油进行了性能测试：在烧杯中加入100mL水和已知量的柴油，将一定质量的吸附材料放于浮油表面，静置吸附1h，取出吸附材料，悬挂5min后称重。将烧杯中剩余的液体倒入量筒中，静置一夜，以判断吸附材料在吸油的过程中是否吸附了水。

可见，目前还没有一种可实现拦截坝吸附材料在模拟自然水流环境下，评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法。

发明内容

为克服上述问题，本发明的目的是提供一种评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法。用于评价的吸附材料要求能够漂浮在水面，在本发明中，主要指能够加工成毡类的一些吸附材料。

为达到上述目的，本发明提供了一种评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法，其中，该方法包括以下步骤：

(1)将测量组件置于水体中，此时，测量组件的第一区域中固定有吸附材料，用以模拟吸附材料自然状态下在水面的漂浮状态，且吸附材料的三个侧边分别与活动挡油板以及两块侧挡板相抵接；同时，测量组件的活动挡油板处于挡油位置，使漂浮于水面的油品/危化品限制于测量组件的第二区域；

以测量组件的运动方向为基准，所述测量组件包括前挡板、两块侧挡板和活动挡油板；两块侧挡板互相平行设置，并分别固定于前挡板的两个相向侧边，且前挡板的底边高于侧挡板的底边；活动挡油板平行设置于前挡板之后，并可通过沿侧挡板侧壁的垂向移动，实现挡油位置和非挡油位置之间的转换；当活动挡油板处于挡油位置时，将活动挡油板、前挡板以及部分侧挡板之间的区域定义为第二区域，并将活动挡油板以及另一部分侧挡板之间的区域定义为第一区域；在所述第一区域中设置有用于固定吸附材料的固定件，所述固定件用于将吸附材料固定于底面(吸附材料的底面)高于前挡板底边的位置；

(2)将测量组件的活动挡油板置于非挡油位置，然后立即带动测量组件向水面上的预设位置进行运动，使吸附材料在运动环境下对油品/危化品进行吸收；

(3)测量组件到达预设位置后，取出第一区域中的吸附材料，获取吸附量数据，并对吸附材料的吸附性能进行评价。

本发明提供的评价方法，采用带动吸附材料运动，而保持水体本身及水面上漂浮态油品/危化品相对静止的方法，以“吸附材料运动、水静止”取代“水运动、吸附材料静止”状态，模拟实际河流中筑坝拦截时吸附材料与水流的相对运动状态，从而解决实验室模拟实际河水运动过程中速度难以稳定控制的问题。同时，该方法在运动前先将油品/危化品限制于第二区域，从而可以在有限的扩散面积内通过改变漂浮态油品/危化品的加入量，实现对水面油膜厚度的控制。另外，该方法通过设置活动挡油板，可对吸附开始的时机进行控制，因此获得的吸附数据更可靠。进一步地，该方法先将吸附材料固定于测量组件的第一区域，然后通过对外槽组件中的加水高度的设定，精确控制吸附材料浸于水中的深度，从而达到模拟吸附材料自然状态下在水面漂浮状态的效果。可见，本发明提供的方法高度模拟了吸附材料的实际应用环境，因此，获得的评价结果具有很高的实用价值。

在上述评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法中，活动挡油板能达到将油品/危化品与吸附材料隔离的位置就属于挡油位置，因此本领域技术人员可以根据实际情况灵活设计活动挡油板在两块侧挡板间的垂向位置。

在上述评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法中，吸附性能的评价过程最好在室温下(小于30℃)进行，同时将整个测试装置最好用有机玻璃罩密封并在有排风设施的环境下操作，防止油品或者危化品在测试过程中大量挥发和危害人体健康。另外，该方法要求吸附材料与侧挡板相抵接，可以防止油品或者危化品从吸附材料侧面泄漏；而将吸附材料与挡油板相抵接，可以保证非挡油状态时，吸附材料与油品/危化品的及时接触；这两方面的设定，保证了本发明评价效果的准确性。可见，本方法仅需限定吸附材料的三个边与相应挡板相抵接，而并不需要限定吸附材料的宽度(沿运动方向的宽度)，因此，本领域技术人员可以根据实验要求以及测试装置的规格设计合适的宽度。

在上述评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法中，优选地，所述运动为直线运动，方向由第一区域的中心指向第二区域的中心。

在上述评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法中，优选地，该方法还包括通过设置不同的运动速度和/或运动距离，以获取不同条件下吸附量数据的步骤。进一步优选地，所述运动速度小于1m/s。常见河流的水流流速一般也是小于1m/s，当水流流速过高时，就会在围控的油膜下面产生湍流，致使油膜底部形成油滴混入水相中，并随水流一起逃离，在活动挡油板另一侧又重新形成油膜的现象，造成筑坝拦截吸附漂浮态油品或者危化品的测试方法可靠性降低。

在上述评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法中，优选地，该方法还包括通过改变限制于第二区域中油品/危化品厚度，以获取不同条件下吸附量数据的步骤。

在上述测量组件中，第一区域是用于限制并固定吸附材料，因此大多数情况下三面有挡板(后挡板可不设置)即可以达到固定吸附材料的作用；而第二区域是用于限制流动态的油品/危化品，因此一般需要四面都有挡板。

在上述评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法中，优选地，所述前挡板的底边比侧挡板的底边高5mm以上。测量组件设置为前挡板的底边高于侧挡板的底边，可以减少测量组件在运动过程中对液体的冲击阻力以及对水体造成的波动，从而获得较准确的数据；而且，水体波动过大时测量组件区域中的油品/危化品也容易溢散到水相中，从而造成油品/危化品在整个水体表面(整个外槽组件的水面)的挥发。经试验，前挡板的底边最好比侧挡板的底边高5mm以上。

在上述评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法中，优选地，所述固定件用于将吸附材料固定于底面高于前挡板底边2-10mm的位置。

在上述评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法中，优选地，所述测量组件还包括后挡板，所述后挡板平行于前挡板，并被固定于第一区域中的两块侧挡板之间；且所述后挡板的底边高于侧挡板的底边。进一步优选地，所述后挡板的底边高于吸附材料的底面。设置后挡板主要是考虑了起到加固测量组件的作用，同时将其设置为底边高于吸附材料的底面是考虑了尽量减少运动中对水产生阻力而造成扰动的因素。

在上述评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法中，优选地，所述测量组件被悬置于外槽组件中或被放置于外槽组件中，所述外槽组件为一敞口容器，用于盛水后模拟水体环境。为了使测量组件能在移动控制组件的带动下平稳运动，最好是直接将整个测量组件放置于水体中；当然，也可以通过设置稳固的悬挂机构(一般是移动控制组件上加设悬挂构件)将整个测量组件悬置于水体中。另外，由于测量组件一般垂直放置于外槽组件的内侧，因此，其整体的宽度和长度都要相应的小于外槽组件尺寸。在一具体实施方式中，测量组件被放置于外槽组件中，且外槽组件的水深度高于20mm，足够的深度可以使测量过程中油品/危化品液模厚度相对稳定，不至于因水体的波动而造成油面断开致使油品/危化品液膜厚度不均匀。在另一优选实施方式中，外槽组件为一个周围四边和底部用五块矩形材料连接固定而成的的长方体箱体，周围四块长方形挡板的高度相同，且外槽组件的长度大于700mm，并比测量组件宽20mm以上。在另一优选实施方式中，测量组件的整体长度在200mm以上。

在上述评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法中，用于制备外槽组件和测量组件的材料(本发明中涉及的各种板材)最好采用耐磨擦、内表面光滑且不与油品/危化品发生化学反应的材料制作而成，且材料厚度最好大于2mm，便于垂直开槽。优选地，制备外槽组件和测量组件的材料选自防腐蚀的、表面光滑的无机玻璃或有机玻璃。对疏水性强的油品/危化品，特别优选硅酸盐无机玻璃或石英玻璃等材料。这些无机材料不仅强度高，而且对油品的吸附量极低，与吸附材料的吸油量相比可以忽略；对亲水性强的危化品，特别优选有机聚合物加工成的有机玻璃材料。

在上述评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法中，优选地，两块侧挡板上分别开有用于嵌入所述活动挡油板侧边的垂向沟槽；且垂向沟槽的上端延伸至侧挡板的顶边。这种设置下，当处于非挡油位置时，活动挡油板可从两块侧挡板之间整体抽出。在一优选实施方式中，测量组件被直接放置于外槽组件中，使测量组件的侧挡板直接与外槽组件的底部接触，此时，垂向沟槽可设置为两端分别延伸至侧挡板顶边和底边的贯通槽。另外，垂向沟槽在侧挡板上的深度最好大于1mm，但必须小于侧挡板本身的厚度。

在上述评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法中，可以通过设置镂空支撑件粘接固定、螺丝固定吸附材料或侧挡板开槽粘接固定吸附材料等手段。在一优选实施方式中，所述固定件为镂空支撑件，所述镂空支撑件固定于第一区域的两块侧挡板之间，用于放置和固定吸附材料。镂空支撑件不一定需要完全覆盖整个第一区域，但完全覆盖的方式更有利于吸附材料与液面的整体贴合。镂空支撑件可以选用与测量组件的挡板一致的材质制作，或选用其他的疏水、不吸附或微量吸附油品/危化品的材质制作。另外，镂空支撑件既可以制成孔板或丝网，也可以由若干支撑条焊接而成；而且，在维持吸附材料适当平整度的前体下，最好尽量减少镂空支撑件与吸附材料的接触点。在另一优选实施方式中，所述固定件为两条水平沟槽，具体结构为：第一区域的两块侧挡板上分别开有相对设置的水平沟槽；优选地，所述水平沟槽的宽度为3-20mm。为了固定不同厚度吸附材料的需要，水平沟槽的宽度设置为可满足大多数吸附材料使用，例如控制在3-20mm。相比较而言，通过镂空支撑件固定吸附材料的方式更有利于保持吸附材料底面在水中的平整度。

在上述评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法中，优选地，在所述测量组件中，侧档板顶边处设置有贯穿孔，所述贯穿孔用于与移动控制组件进行固定连接。在一优选实施方式中，每块侧挡板靠近顶边处，在前端储油区和后端吸附材料固定区分别设置有一个的固定孔；两块侧挡板共计四个固定孔。

在上述评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法中，所述移动控制组件可以采用本领域的常规移动装置。在一优选实施方式中，所述移动控制组件由伺服电机、丝杆、导轨、连接件、PC控制台、支架型底座、水平支撑件组成。其中，伺服电机的规格需要根据要求达到的速度范围、负载大小、丝杆的导程等因素综合确定。伺服电机可以实现位置与速度的精确控制，保证测量组件在水面上稳定、匀速运动。丝杆、导轨及连接件均为不锈钢材质。其中，连接件由两块不锈钢金属板组成，每块上面均布若干金属孔。

在本发明提供的一种优选实施方式中，在设置好整个测试装置的基础上(测量组件的结构如图1，外槽组件的结构如图2，移动控制组件的结构如图3-图7)，进行吸附性能评价的具体操作过程为：

(1)将吸附材料样品(吸附前质量记为m₁)固定在测量组件第一区域侧挡板的水平沟槽中；将测量组件与移动控制组件中的连接件用螺丝连接固定，同时将测量组件的活动挡油板插入其垂直开槽的最低处(挡油位置)；

(2)然后向测试装置外槽组件中加水，至水面不低于测量组件水平沟槽的下沿、不高于测量组件水平沟槽的上沿；

(3)将漂浮态油品/危化品(质量记为m₀)缓慢倒入测量组件第二区域的水面上，保证其在第二区域中完全铺展；

(4)在移动控制组件的PC控制台上设定好运动速度、运动距离等相关参数后，启动实验测试装置；

(5)待运动结束，迅速取出吸附材料，并分析出外槽组件中液体中油品或危化品的质量，记为Δm；

然后采用如下式计算吸附材料对水面浮油回收率：

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1示出了一种吸附材料吸附性能测试装置的测量组件结构示意图；

图2示出了一种吸附材料吸附性能测试装置的外槽组件尺寸示意图；

图3示出了一种吸附材料吸附性能测试装置的移动控制组件横向界面尺寸图；

图4示出了一种吸附材料吸附性能测试装置的移动控制组件前视图；

图5示出了一种吸附材料吸附性能测试装置的移动控制组件俯视图；

图6示出了一种吸附材料吸附性能测试装置的移动控制组件左视图；

图7示出了一种吸附材料吸附性能测试装置的移动控制组件三维效果图。

以上附图的附图标记：11、水平沟槽；12、垂向沟槽；13、活动挡油板；14、侧挡板；15、前挡板；16、固定孔；31、伺服电机；32、丝杆；33、导轨；34、连接件。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

本发明提供了一种评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法，在一优选实施方式中，测试时可采用具有以下结构的测试装置。该测试装置包括测量组件(图1所示)、外槽组件(图2所示)以及移动控制组件(图3为剖面图，图4为正视图，图5为俯视图、图6为左视图，图7为三维效果图)。移动控制组件整体架设于外槽组件上，测量组件直接放置于外槽组件中。

在一个实施方式中，测量组件及外槽组件的材质均是石英玻璃。其中，以测量组件的运动方向为基准，测量组件的外部形状为矩形，由两块侧挡板14、前挡板15和后挡板固接形成，各挡板的顶部齐平，但前挡板和后挡板的底边高于两块侧挡板的底边；在上述矩形中设置有与前挡板平行的活动挡油板13，从而将矩形分隔成用于固定吸附材料的第一区域和用于限制油品/危化品的第二区域；在第一区域中设置有用于固定吸附材料的固定件，所述固定件为两条水平沟槽，且水平沟槽11的下沿高于前挡板15的底边。

具体地，侧挡板长为200mm，高为85mm；前挡板与后挡板的宽为100mm，高为68mm；活动挡油板的宽略大于100mm(多余部分可紧密嵌入垂向沟槽12)，高为96mm，厚度为5mm；参数如附图1所示；外槽组件为一敞口的长方体，尺寸是长1000mm，宽150mm，高80mm，具体参数如附图2所示。

测量组件第一区域中的两块侧挡板上开有用于固定吸附材料的水平沟槽11，并且在第一区域和第二区域之间设置有用于放置活动挡油板13的垂向沟槽12。水平沟槽11的宽度为5mm，长度为100mm，距离侧挡板的顶边60mm。水平沟槽5mm的宽度与市场上现有的主要毡类吸附材料的厚度相当，具有较广泛的适用性。测试时需要将吸附材料剪裁成合适大小的样品，然后置于水平沟槽11中。

垂向沟槽12宽5mm、长85mm，用于放置活动挡油板13。活动挡油板13可以恰好插入到垂向沟槽12中。测量组件两块侧挡板14长200mm，高85mm。测量组件的前挡板15和后挡板的宽为100mm、高为68mm，且前挡板15(后挡板采用与前挡板同样的设计)的底边比水平沟槽11的下沿低3mm，前挡板15的底边比侧挡板14的底边高17mm，这样不仅能够防止油膜向四周扩散，而且有效的减少了测量组件在滑动过程中前挡板15以及后挡板对水面的冲击阻力。侧挡板14靠近顶边部分对称分布两个直径约6mm的固定孔16(固定孔16圆心距离侧挡板14顶边10mm)，其中一个距前挡板15为30mm，另一个距后挡板为30mm，但位置不仅限于此。固定孔16用于固定连接测量组件与移动控制组件，保持测量组件在水面上平衡、稳定运动。

移动控制组件由伺服电机31、丝杆32、导轨33、连接件34、PC控制台、支架型底座、水平支撑件组成。其中，导轨为两条，分别设置于支架性底座的两个长边上；水平支撑件架设于两条导轨上，并通过连接件34将测量组件悬置于外槽组件中，水平支撑件作为移动控制组件的运动部件可沿着丝杆32进行水平向运动；伺服电机31和PC控制台用于实现对运动位置与运动速度的精确控制。

在一个实施方式中，研究的速度范围≤1m/s，负载<1kg，为此选定伺服电机型号为FRLS10205A4A，丝杆导程为16mm，但根据要求的不同，电机型号及丝杆导程并不限于此。丝杆32、导轨33及连接件34均为不锈钢材质。其中，连接件34由两块不锈钢金属板组成，每块金属板均布四个直径6mm的金属孔，底部的两个金属孔可与测量组件的一块侧挡板上的两个固定孔16通过螺丝固定连接；顶部的两个金属孔可与水平支撑件通过螺丝固定连接。

以下提供采用上述测试装置进行吸附材料性能评价的具体实施例。

实施例1

本实施例提供了一种采用上述测试装置评价漂浮态油品/危化品吸附材料的吸附性能的实例，具体为：

步骤一、根据测量组件第一区域侧挡板水平沟槽11的宽度和长度剪裁吸附材料，样品大小约为120mm×100mm(两侧各留有10mm的粘接余量)；

步骤二、用胶带将剪裁好的吸附材料固定在水平沟槽11上；

步骤三、将测量组件与移动控制组件用螺丝连接固定，然后将活动挡油板13插入到垂向沟槽12中；

步骤四、向外槽组件中加水，至水面与水平沟槽11下沿齐平；

步骤五、将质量记为m₀的柴油(加入量根据所研究油膜厚度、油膜铺展面积及柴油密度计算)缓慢倒入测量组件周边与活动挡油板13围成的第二区域内，保证柴油在该区域内完全铺展；

步骤六、在移动控制组件的PC控制台上设定相关参数(包括运动距离、运动速度等)，其中运动距离设定为500mm，运动速度分别设定为20cm/s、40cm/s、60cm/s、80cm/s，取出活动挡油板13，迅速启动移动控制组件；

步骤七、待运动结束后，用分液漏斗对水中的油水混合相进行静置分离，称量分离出的油相质量，记为Δm；

优选pp-1吸油毡、窝点吸油棉及羽丝绒毡对零号柴油在不同油膜厚度及不同流速下进行吸附性能测试(测试结果见表1、表2和表3)。以水面浮油回收率作为评价指标，计算公式如下：

表1 pp-1吸油毡对零号柴油吸附性能测试结果

表2窝点吸油棉对零号柴油吸附性能测试结果

表3羽丝绒毡对零号柴油吸附性能测试结果

根据表1-表3的测试结果可以看出，优选的三种吸附材料pp-1吸油毡、窝点吸油棉及羽丝绒在对水面上漂浮态柴油的吸附测试过程中呈现出相同的变化规律：相同流速下，随着水面上柴油铺展厚度(相同铺展面积下)的增加，即柴油加入量的增加，水面上柴油的回收率呈现先增加后降低的趋势。主要原因是当柴油的加入量较少时，吸附材料发生的主要是不饱和吸附，具有较强的吸附能力，吸附量随着柴油加入量的增加而增加，在接近静态饱和吸附量的60％时，达到最大回收率；但是当柴油的铺展厚度继续增加(柴油的加入量增加)时，因运动过程中水流波动等因素的影响，吸附材料吸附效果变差，导致水面上漂浮态柴油的回收率下降。在水面上柴油的铺展厚度相同的情况下，即柴油加入量相同的情况下，随着流速的增加，柴油的回收率亦呈现先增加后降低的趋势。主要原因是吸附材料的实际吸附效果还与吸附材料和前方漂浮态柴油的相对运动强弱密切相关。适当增加流速，有助于增强二者的相对运动，进而增强吸附过程，但是当流速增加到一定程度后，会在水面上形成波浪，使水面上的浮油层断开、分散。漂浮态柴油与水在波浪冲击下形成油水混合物，使柴油与吸附材料的接触效果变差，最终导致柴油的回收率下降。上述变化规律与实际河流中发生的吸附过程中的变化规律相同，实验结论真实可靠。

对于柴油等挥发性较差的油品，在分析测试过程中损失较小，推荐采用分液漏斗分液法及称量法计算吸附后的油品残余量，进而计算水面浮油的回收率。可见，本发明提供的评价方法简单易操作，结果准确可靠。

实施例2

本实施例提供了一种采用上述测试装置评价漂浮态油品/危化品吸附材料的吸附性能的实例，具体为：

步骤一、根据测量组件第一区域侧挡板水平沟槽11的宽度和长度剪裁吸附材料，样品大小约为120mm×100mm(两侧各留有10mm的粘接余量)；然后称量吸附前吸附材料质量，记为m₁；

步骤二、用胶带将剪裁好的吸附材料固定在水平沟槽11上；

步骤三、将测量组件与移动控制组件用螺丝连接固定，然后将活动挡油板13插入到垂向沟槽12中；

步骤四、向外槽组件中加水，至水面与水平沟槽11下沿齐平；

步骤五、将质量记为m₀的苯乙烯(加入量根据所研究油膜厚度、油膜铺展面积及柴油密度计算)缓慢倒入测量组件周边与活动挡油板13围成的的第二区域内，保证苯乙烯在该区域内完全铺展；

步骤六、在移动控制组件的PC控制台上设定相关参数(包括运动距离、运动速度等)，其中运动距离设定为500mm，运动速度分别设定为20cm/s、40cm/s、60cm/s、80cm/s，取出活动挡油板13，迅速启动移动控制组件；

步骤七、待运动结束后，迅速取下吸附材料，称量，记为m₂；

步骤八、空白试验。在不加苯乙烯，其他条件相同的情况下进行测试。计算吸附材料测试前后的质量变化差值，即为空白吸水量，记为m_水；

注：优选三种吸附材料pp-1吸油毡、窝点吸油棉及羽丝绒毡，单位吸水量很小，分别为0.09g/g，0.06g/g及0.13g/g。

优选pp-1吸油毡、窝点吸油棉及羽丝绒毡对苯乙烯在不同油膜厚度及不同流速下进行吸附性能测试(测试结果见表4、表5和表6)。以水面浮油回收率作为评价指标，计算公式如下：

表4 pp-1吸油毡对零号柴油吸附性能测试结果

表5窝点吸油棉对零号柴油吸附性能测试结果

表6羽丝绒毡对零号柴油吸附性能测试结果

根据表4-表6测试结果可以看出，优选的三种吸附材料pp-1吸油毡、窝点吸油棉及羽丝绒在对水面上漂浮态苯乙烯的吸附测试过程中呈现出相同的变化规律：相同流速下，随着水面上苯乙烯铺展厚度(相同铺展面积下)的增加，即苯乙烯加入量的增加，水面上苯乙烯的回收率呈现先增加后降低的趋势。主要原因是当苯乙烯的加入量较少时，吸附材料发生的是不饱和吸附，具有较强的吸附能力，吸附量与苯乙烯的加入量正相关，在接近静态饱和吸附量的60％时，达到最大回收率；但是当苯乙烯的铺展厚度再继续增加(苯乙烯的加入量增加)时，因运动过程中水流波动等因素的影响，吸附材料吸附效果变差，导致水面上漂浮态苯乙烯的回收率下降。在水面上苯乙烯的铺展厚度相同的情况下，即苯乙烯加入量相同的情况下，随着流速的增加，苯乙烯的回收率亦呈现先增加后降低的趋势。主要原因是吸附材料的实际吸附效果还与吸附材料和前方漂浮态苯乙烯的相对运动强弱密切相关。适当增加流速，有助于增强二者的相对运动，进而增强吸附过程，但是当流速增加到一定程度后，会在水面上形成波浪，使水面上的浮油层断开、分散。漂浮态苯乙烯与水在波浪冲击下形成油水混合物，使苯乙烯与吸附材料的接触效果变差，最终导致苯乙烯的回收率下降。上述变化规律与实际河流中发生的吸附过程中的变化规律相同，实验结论真实可靠。

考虑到苯乙烯等易挥发化学品在分析测试过程中会有较大损失，因此，我们在主要测试装置的最外面加上一个密封罩，有效的减少了化学品的挥发，最大限度的减少了由于化学品挥发所造成的分析误差。

综上可知，本发明提供的评价方法从水流流速和油品或危化品质量两个影响因素出发设计出该吸附测试装置及测试步骤，成功的模拟了实际河流中采用吸附材料筑坝拦截吸附水面漂浮态油品及危化品的过程，测试结果真实可靠，对筑坝拦截用吸附材料的测试具有广泛的适用性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种评价漂浮态油品/危化品吸附材料吸附性能的方法，该方法包括以下步骤，首先将测量组件置于水体中，其特征在于：

(1)测量组件的第一区域中固定有吸附材料，用以模拟吸附材料自然状态下在水面的漂浮状态，且吸附材料的三个侧边分别与活动挡油板以及两块侧挡板相抵接；同时，测量组件的活动挡油板处于挡油位置，使漂浮于水面的油品/危化品限制于测量组件的第二区域；

以测量组件的运动方向为基准，所述测量组件包括前挡板、两块侧挡板和活动挡油板；两块侧挡板互相平行设置，并分别固定于前挡板的两个相向侧边，且前挡板的底边高于侧挡板的底边；活动挡油板平行设置于前挡板之后，并可通过沿侧挡板侧壁的垂向移动，实现挡油位置和非挡油位置之间的转换；当活动挡油板处于挡油位置时，将活动挡油板、前挡板以及部分侧挡板之间的区域定义为第二区域，并将活动挡油板以及另一部分侧挡板之间的区域定义为第一区域；在所述第一区域中设置有用于固定吸附材料的固定件，所述固定件用于将吸附材料固定于底面高于前挡板底边的位置；

(2)将测量组件的活动挡油板置于非挡油位置，然后立即带动测量组件向水面上的预设位置进行运动，使吸附材料在运动环境下对油品/危化品进行吸收；

(3)测量组件到达预设位置后，取出第一区域中的吸附材料，获取吸附量数据，并对吸附材料的吸附性能进行评价。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运动为直线运动，方向由第一区域的中心指向第二区域的中心。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括通过设置不同的运动速度和/或运动距离，以获取不同条件下吸附量数据的步骤。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括通过改变限制于第二区域中油品/危化品厚度，以获取不同条件下吸附量数据的步骤。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前挡板的底边比侧挡板的底边高5mm以上。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定件用于将吸附材料固定于底面高于前挡板底边2-10mm的位置。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述测量组件还包括后挡板，所述后挡板平行于前挡板，并被固定于第一区域中的两块侧挡板之间；且所述后挡板的底边高于吸附材料的底面。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量组件被悬置于外槽组件中或被放置于外槽组件中，所述外槽组件为一敞口容器，用于盛水后模拟水体环境。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，两块侧挡板上分别开有用于嵌入所述活动挡油板侧边的垂向沟槽；且垂向沟槽的上端延伸至侧挡板的顶边。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定件为镂空支撑件，所述镂空支撑件固定于第一区域的两块侧挡板之间，用于放置和固定吸附材料。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定件为两条水平沟槽，具体结构为：第一区域的两块侧挡板上分别开有相对设置的水平沟槽。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述水平沟槽的宽度为3-20mm。