论文摘要
随着人们对石油及其产品需求的增加,海洋石油的开采和运输也快速增加,导致海上溢油事故频繁发生,对海洋生态环境造成很大威胁。由于海洋洋流及水动力的影响,海上溢油会向岸滩漂移并污染海岸带,因此亟需开发能高效去除海水及沙砾中石油污染的新技术。作为一种环保新材料,生物炭具有孔隙结构发达、比表面积高和吸附性强等特点,其在海岸带石油污染处理中的应用有待发掘。本论文通过模拟实验,研究了不同材料来源、热解温度和热解时间对生物炭吸油性能的影响,筛选出4种生物炭,并对其理化性质进行了表征;探讨了生物炭的表面形貌、比表面积和表面官能团对其吸油性能的影响,并对生物炭吸附海水中石油的机理进行了探讨;以生物炭为载体将石油烃降解菌固定制备出具有活性生物炭,并对固定化条件进行了优化,并利用活性生物炭去除海水中石油;研究了施加生物柴油或生物炭对沙砾中石油污染物去除的影响,利用生物柴油和生物炭/活性生物炭去除沙砾中的石油污染物,并评价其效果。通过模拟实验,主要得出以下几种结论:（1）以松木屑、玉米秸秆、玉米芯和水稻秸秆为原材料,共制得64种生物炭,通过对比其对石油的吸附性能,发现热解温度和材料来源对生物炭的吸油性能影响较大,而热解时间对其影响较小。通过不同类型生物炭的吸油性能初步筛选出4种生物炭,其对石油吸附性能从高到低的顺序为:400℃玉米秸秆生物炭（CS400-2）、500℃松木生物炭（PB500-2）、500℃玉米秸秆生物炭（CS500-2）和400℃松木生物炭（PB400-2）。（2）生物炭对海水中石油的吸附均较符合Freundlich模型,而且海水温度的增加有利于生物炭对海水中石油的吸附;热力学分析表明,生物炭对海水中石油的吸附以物理吸附为主。（3）以生物炭为载体将石油降解菌固定,制备得到活性生物炭,对固定化条件进行了优化。结果表明,摇床转速对生物炭固定微生物的效率影响最大,其次是固定时间,微生物接种量对其影响最小;得到最佳组合为:以CS400-2为载体、微生物接种量10%、在摇床转速180r/min条件下固定4h。与游离菌存在条件相比,活性生物炭对海水中石油的去除率提高了78.2%。（4）施加生物柴油有利于沙砾中石油污染物的释放,施加生物柴油时沙砾中石油的平衡释放量最高约为5.0mg/g,而未施加生物柴油的平衡释放量约为1.5mg/g,并且生物柴油的施加量越多,沙砾中石油的释放率越高。对施加生物柴油后海水中的脱氢酶活性进行检测,未施加生物柴油组和施加生物柴油组微生物的脱氢酶活性分别为0.24μg/（m L·min）和0.27μg/（m L·min）,施加生物柴油会增强海水中微生物的活性,有利于沙砾中石油污染物的去除。（5）投加生物柴油和活性生物炭时,石油污染沙砾在第一天释放了约4.8mg/g的石油,对海水中微生物的脱氢酶活性为0.33μg/（m L·min）;投加生物柴油和生物炭时,石油污染沙砾在第一天释放了约5.3mg/g的石油,海水中微生物的脱氢酶活性为0.28μg/（m L·min）,活性生物炭可以增大沙砾中石油的释油量,而且活性生物炭可以提高海水中微生物的活性,有利于沙砾中石油污染物的去除。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 张明远
导师: 夏文香
关键词: 石油污染沙砾,生物炭,微生物固定化,生物柴油,酶活性
来源: 青岛理工大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑
专业: 海洋学,环境科学与资源利用
单位: 青岛理工大学
分类号: X55
DOI: 10.27263/d.cnki.gqudc.2019.000231
总页数: 89
文件大小: 4782k