全 文 ：天然多孔灯心草对柴油和机油的吸附实验研究
肖伟洪1 　王丽华2 　丁海新1 　汪青梅3
(1.江西省有机功能分子重点实验室 330013　2.江西科技师范学院应用物理系 330013
3.江西省环境保护科学研究院 330006)
摘　要:研究了天然多孔介质材料灯心草对水中柴油 、机油吸附性能 , 结果表明:天然
多孔介质材料灯心草对水中悬浮油的静态吸附在室温下饱和吸附倍率分别为 27.04 和
18.13;多孔灯心草在适宜的填充密度下 , 对油相动态吸油率为 86%和88%。
关键词:灯心草　多孔介质　吸附　柴油　机油
　　1.前言
随交通事业发展 , 柴油和机油大量使用 , 废机油 、
废油脂不规范排放导致河川生态 、地形地貌与水质遭
受严重的破坏 , 如何采取有效措施和办法是摆在我们
面前的重要课题;目前工业用的油吸附剂可以分成三
个主要的类别:无机矿物产品 、有机合成产品和有机植
物纤维产品 。但是合成吸附剂最大的问题是使用后如
何处理它们 。因为合成产品的缺点是降解很慢或不能
生物降解。当然 , 可以通过填埋来处理 , 但是由于大多
数国家收填筑地税而使这种方法变得昂贵起来。同时
填埋也对环境不友好。而通过焚烧处理成本又很高。
所以需要开发一种合适的可完全生物降解 、可重新利
用的吸附剂来处理溢油污染[ 1-4] 。灯心草为灯心草科
植物灯心草(Juncus effusus L.)的茎髓 , 体轻 , 质软 ,略有
弹性 ,易拉断 , 断面白色 , 无臭 , 无味 。其应用仅局限于
民间清心火 , 利小便之药用及制蜡烛草席等[ 5-6] 。 而
其作为一种天然多孔吸附材料对柴油 、机油吸附性能
研究还未见报道 , 本文利用生物光学显微镜及相关软
件观察灯心草光学多孔隙立体结构 , 在常温条件下进
行了柴油 、机油吸附性能试验 , 阐述了其作为环保 、绿
色 、可再生天然新型多孔介质材料开发利用价值及意
义。
2.实验部分
2.1主要仪器
Nikon YS -100 显微镜(ACCU-SCOP 软件 , PL-
A662 数码摄象机)、JEOL JSM-6700F扫描电镜 , 梅特勒
—托利多 AB265-S 电子天平(感量:0.00001g)。美国
Perkin Elmer lambda900紫外可见近红外光谱仪。
2.2 主要材料
灯心草:采自江西南昌新建县 , 部位为经过手工加
工干燥灯心草茎髓部分 JSM-6700F扫描电镜测定呈三
角形蜂窝状多孔立体结构 ,边长 30-40μm , 由江西科技
师范学院李以镔教授鉴定为灯心草科植物灯心草 Jun-
cus ffuses L。O#柴油(购自南昌中国石化某加油站)、某
牌号耐磨四冲程摩托车用机油。
2.3 含悬浮油水配制及含油量测定[ 7]
取适量的柴油 、机油于一定量的水中 , 搅拌 1h , 然
后静置 3h , 备用。将所测机油和柴油溶解于石油醚中
(沸程 60-90℃), 配制成不同浓度溶液 , 以空白为参
比 ,用分光光度计测定吸光度 ,绘制浓度—吸光度标准
曲线:用石油醚萃取吸附前后悬浮油水悬浮液 , 用分光
光度计测试浓度 ,计算残留油重量。
2.4 吸附倍率及平衡吸附时间的测定
吸附倍率按公式 Q=(Ms—Mp)/Mp 计算 , 式中 Q
是吸附倍率 ,Ms为吸附后样品材料质量(g),Mp 为吸油
前树脂质量(g),放入悬浮油水 300 秒钟后分别称量计
算吸附增重情况 ,结果见表 1。
表 1　吸附增重倍率结果
组别 水 机油 0#柴油
灯心草 0.5 18 28
　　称取灯心草茎髓样品材料 , 分别置于盛有 150mL、
油水体积比为 2:100 悬浮油水锥形瓶中 , 在不同的时间
内 ,计算灯心草的吸油率 Q , 作 Q-t 关系曲线 , 确定平
衡吸附时间.结果见图 1 , 静态条件下悬浮油初始含量
与残留含量关系见图 2。
68 江　西　化　工 2005年第 2 期　
DOI :10.14127/j.cnki.j iangxihuagong.2005.02.024
图 2　悬浮油初含量与残留含量关系
　　2.5流动吸附效果实验[ 8]
在Υ30mm 球型层析柱内填充一定密度的多孔介质
材料灯心草 , 加入悬浮油水液测定出口不同流量下进
柱前后的含油量 ,计算吸油率 , 结果见表 2 , 表 3
表 2 　流速对柴油吸附效果的影响
流量
ml/min
进样油
含量 g/ L
出样油
含量 g/ L 吸油率%
2.3 4.0 0.31 92.25
4.6 4.0 0.43 89.25
8.5 4.0 0.56 86
16.2 4.0 0.61 84.75
23.8 4.0 0.63 84.25
表 3 　流速对机油吸附效果的影响
流量
ml/min
进样油
含量 g/ L
出样油
含量 g/L 吸油率%
2.5 4.0 0.3 92.5
4.2 4.0 0.35 91.25
9.7 4.0 0.40 90
18.4 4.0 0.43 89.25
22.7 4.0 0.45 88.75
3 　结果与讨论
3.1 平衡吸附时间的确定
由图1 可见灯心草吸油率在短时间内快速增大;但
当时间达到 44s 后 , 吸油率增加幅度变小;当时间达到
85s后 , 吸油率几乎不变 , 趋于平衡 , 吸油率增加不明
显。综合考虑吸附效果和经济性 , 确定实验条件下的
平衡吸附时间为 200s.
3.2 流速的影响
实验结果显示 ,采用流动柱处理含油废水 , 当废水
流量为 16-18ml/min 时 , 油脂吸附率最高 , 分别达到
86%和 88%。流速增加有利于微小油珠的碰撞和小油
珠与大孔树脂的接触 , 可以提高油脂率;但流速过大 ,
一方面废水在柱中停留时间过短 , 另一方面废水上升
速度大于微小油珠沉降速度 , 导致微小油珠带出 ,降低
了油脂去除率。
3.3 结论
目前处理溢油中采用物理吸附法处理是最经济有
效的方法。灯心草多孔隙立体结构特性具有选择性化
学和以单分子层方式 dui水中油脂物理吸附作用 , 灯心
草髓主要含阿拉伯聚糖(araban)、木聚糖(xylan)、甲基戌
聚糖(methyl pentosan)、尚含鞣酐(phlobaphene)、木犀草
素(Luteolin), 木犀草素—7—葡萄糖甙(Luteolin—7— glu-
coside)等 , 具有大量活性基团 , 为后续功能性产品加工
提供了极大便利 , 可作为优良的环保多孔性吸附资源
材料 ,其组织形成筛板 、筛孔是合成化学滤材不可比
拟 ,使用后可自然降解 , 不会造成新的环境污染 , 是一
种具有极大前景的“天然环境新材料” 。
参考文献
[ 1] 许凤 ,孙润仓。化学改性秸杆原料作高效吸油剂 ,纤维素科
学与技术[ J] .V01.11 NO.2Jun.2003:51-55
[ 2] 黄标 ,高尚愚。杉木间伐热降解处理制取吸油材料的研究 ,
林业化学与工业[ J] 。V01.24.No.1 2004.Mar:69-72
[ 3] 谷庆宝 ,吴兵 ,李发生等.可生物降解吸油材料发展现状与
研究进展 ,石油化工环境保护[ J] .2005年第 25卷第 2期:23-
25
[ 4] 马希晨 ,宋辉 ,王春俏等。改性纤维素合成高吸油树脂的工
艺条件及吸油效果 ,大连轻工业学院学报[ J] .第 22卷第 4 期
2003年 12月:256-258
69　2005年 6 月 天然多孔灯心草对柴油和机油的吸附实验研究 　　　
[ 5] 方进波 、杨巧容等。灯心止血糖浆质量标准研究。中国中
医药信息志[ J] .2003.010(003).36-37
[ 6] 江苏新医学院编 ,中药大辞典[ H] ,上海:上海科技出版社 ,
2004年版;946-947
[ 7] 曹 宏 ,宾晓苍 ,陈加藏.膨胀石墨对机油吸附性能的实验研
究。岩石矿物学杂志[ J] .200310.VOL.22 ,NO.4;374-376
[ 8] 殷钟意 ,郑旭照 , 向夕品 聚丙烯型大孔树脂对水中油脂的
吸附性能研究 西南师范大学学报(自然科学版)[ J] 2004.V01.
29 No.3;411-414
Study on the Adsorption of Juncus effusus for Diesel
Oil and Machine Oil
XIAO Weihong1　WANG Lihua2　DING Haixing1　Wang Qingmei3
(1 .Jiangxi Key Laboratory of Functional Organic molecules Nanchang 330013;
2.Institute of Jiangxi Environment Science and Protection , Nanchang 330013;
3.Applied physics Department Jiangxi Normal University of Science &Technology , Nanchang 330006)
Abstract:The adsorption character of Juncus effusus L., a natural porous medium , for diesel oil and machine oil from water was
studied.The results showed that the saturated adsorption multiple capacity of the porous medium for oils were 27.04 and 18.1 ,
Additionally , when the medium filling density was optimized , the removing rate of oils by dynamic adsorption were 86% and 88%
respectively.
Key words:Juncus effusus L.　 porous medium　 adsorption　diesel oil　 machine oil
70 江　西　化　工 2005年第 2 期