本项目以被海上溢油污染的石英和贝壳砂粒为对象,研究海水条件下溢油在两种矿物表面的润湿和粘附机理。研究内容包括油的物理化学特性与其在矿物表面润湿和粘附特性的关系;海水与其它水环境条件下油在矿物表面的润湿和粘附机理的差异;沥青烯的析出与油在矿物表面的润湿和粘附性的关系;用原子力显微镜对不同粘附机理控制下的矿物表面的粘附残留物的微观描述;油/海水/砂粒体系中水膜稳定性的DLVO理论计算机模拟。从而确立有效降低油在矿物表面粘附性的水化学条件,为油砂物理化学分离技术的开发提供可靠的理论依据。
本项目以十种有代表性的原油和两种常见的海滨砂粒(石英砂和贝壳砂)为研究对象,重点研究了人工海水体系中溢油在砂粒表面的润湿和粘附特性,并通过与其它水环境条件对比,揭示了不同水化学条件下,油品在砂粒表面的润湿规律,同时通过对原油多种物理化学特性的表征,建立了油品主要特性与砂粒润湿特性间的关系。研究结果表明,溶液pH值对石英砂的润湿性起着关键的作用,pH值升高有利于石英表面维持水润湿性。对油中极性组分的研究表明,砂粒的润湿性与油相中酸碱组分关系密切酸性组分能使碳酸钙类砂粒润湿性发生翻转,而碱性组分则能改变石英砂粒的润湿性,油相中酸值和碱值的增加均有利于相应砂粒表面油润湿性的增强。对原油中蜡质组分的研究发现,蜡质组分在低温条件下的析出可明显地改变砂粒的表观润湿性,且与矿物种类和水化学条件无关;石蜡经氧化后可选择性地改变碳酸钙矿物表面的润湿性, 其作用机理与原油中酸性组分类似。此外,本项目在机理研究的基础上,还对人工配制的溢油-石英砂复合物开展了浮选分离研究。通过有效控制浮选分离过程的各种因素,包括提高温度,加入表面活性剂和加入溶剂等,可使油-砂复合物的分离效果达到90%以上。