(1.中海石油环保服务(天津)有限公司，天津 300450；2.苏州海立蓝环保科技有限公司，江苏 苏州 215010)

水域溢油事故一旦发生，溢油处置效率直接影响溢油回收的效果[1]。现有应急储备物资中的聚丙烯类吸油拖栏空间占比大，导致运输成本几乎占其价值的20%以上，且需要常年配备较大的仓库空间进行储存，这对仓库空间利用紧张的用户，特别是海上采油平台和船舶，增加了储存成本。因此，降低吸油拖栏的体积占比已经成为溢油应急领域的迫切需求。而聚丙烯纤维由于自身的物理结晶特性决定了其可压缩空间很小，要实现可压缩的高效吸油拖栏，必须通过应用新材料、设计新结构，以及优化制造工艺等途径从根本上解决传统基于聚丙烯纤维的吸油拖栏存在的占用空间大、溢油处置效率低等问题。

1 总体结构

新型可压缩吸油拖栏的总体设计采用了多层结构的方式，在满足交通部运输标准JT/T 864—2013《吸油拖栏》性能指标要求的前提下[2]，尽可能获得大的压缩比。

新型可压缩吸油拖栏单体采用了中空结构的弹性浮体，在抽真空的条件下，浮体能形成一定的变形，可贡献压缩率；浮体外层采用了具有海绵状外形特征的新型高效树脂型吸油材料来包裹，该吸油材料既具有很好的吸油性能，又有极好的弹性空隙；吸油材料外层依次采用了阻水无纺布和保护网套，最外层采用了连接件和芯绳，见图1。新型可压缩吸油拖栏在溢油事故处置过程中可以由多个可压缩吸油拖栏单体经连接件连接组成。

图1 新型可压缩吸油拖栏单体截面示意

2 性能试验

2.1 实验室性能测试方法

外观检查、吸油倍数、吸水率、沉浮性、抗拉强度的测试方法详见交通部运输标准JT/T 864—2013《吸油拖栏》；持油性的测试方法见JT/T 560—2004 《船用吸油毡》[3]。

2.2 吸油材料及吸油拖栏真空包装测试方法

把制备的海绵状吸油材料装入PE塑料袋中，利用抽真空设备对该PE塑料袋抽真空，待压缩到设定体积后封闭袋口，用尺子测量材料压缩后高度。该材料被压缩封装53、78、92 d后解除真空，用尺子测量随着时间变化吸油材料厚度恢复情况。

分别选取1节(长3 m)新型可压缩吸油拖栏及传统聚丙烯类吸油拖栏，测量两种吸油拖栏的直径，计算压缩前的体积；把两种吸油拖栏分别装入PE塑料袋中，利用抽真空设备分别对两个PE塑料袋抽真空，直到两种吸油拖栏达到压缩极限，然后测量两种吸油拖栏压缩后的直径，计算压缩后的体积。根据压缩前、后的体积，计算可压缩率。

2.3 海上拖带试验方法

在50 m的新型可压缩吸油拖栏两端各连接25 m的缆绳，从拖带船A甲板上布放进入海水中，之后由拖带船B捞起海水中吸油拖栏的一端缆绳，并将缆绳捆绑在拖带船B船舷上，吸油拖栏边布放边拖带，两船的距离逐渐拉开，接着将剩余在拖带船A上的缆绳捆绑在船舷上。新型可压缩吸油拖栏在两船间距约90 m及航速1 kn和3 kn的条件下分别拖带20 min，对吸油拖栏的布放和回收速度、吸油拖栏承受拖航拉力能力、吸油拖栏在拖带中的漂浮能力、吸油拖栏的完整度等进行观测。

3 试验结果及数据分析

3.1 外观和结构

新型可压缩吸油拖栏表面整洁、洁净，未发现松散、破损、脱层、粘结块现象，结构紧凑，布放和回收便捷，在使用中未出现撕裂或破损；经测量计算，浮体横断面面积是新型可压缩吸油拖栏横断面面积的16%，优于JT/T 864—2013《吸油拖栏》中20%的要求。

3.2 吸油倍数

如表1所示，新型可压缩吸油拖栏的吸油倍数为6，达到了JT/T 864—2013《吸油拖栏》中的性能指标要求。新型可压缩吸油拖栏的饱和吸油倍数为16，而传统的聚丙烯类吸油拖栏的饱和吸油倍数为5～13。可见，新型可压缩吸油拖栏具有较高的吸油效率,其吸油性能得到有效提升，主要是采用了吸油倍数高的新型树脂型吸油材料和亲油阻水的无纺布等轻质高效材料。

表1 新型可压缩吸油拖栏吸油倍数及饱和吸油倍数

3.3 吸水率

如表2所示，新型可压缩吸油拖栏的吸水率为44.1%，优于JT/T 864—2013《吸油拖栏》中的性能指标要求。新型树脂型吸油材料具有很好的吸油性能，同时也有一定的吸水性能，因此亲油阻水无纺布在降低新型可压缩吸油拖栏的吸水率上起到了关键的作用。

表2 新型可压缩吸油拖栏吸水率 %

3.4 持油性

持油性是吸油拖栏中吸油材料吸油后对油的保持率。如表3所示，新型可压缩吸油拖栏的持油率为98.5%，优于JT/T 864—2013《吸油拖栏》中的性能指标要求。

表3 新型可压缩吸油拖栏持油性 %

3.5 沉浮性

如表4所示，经测试可知新型可压缩吸油拖栏的外径为0.20 m，干舷为0.055 m，其沉浮性为0.275，满足JT/T 864—2013《吸油拖栏》中的性能指标要求。新型可压缩吸油拖栏采用轻质中空浮体，为其提供了很好的浮力，具有良好的抗风、抗流能力，吸油饱和后能够不沉底。

表4 新型可压缩吸油拖栏沉浮性

3.6 抗拉强度

新型可压缩吸油拖栏的抗拉强度主要由芯绳及连接件承载。新型可压缩吸油拖栏的芯绳采用的是耐晒、耐海水浸泡、抗拉强度高的缆绳，连接件采用的是不锈钢的卸扣和连接扣，吸油拖栏的抗拉强度为12.51 kN，优于JT/T 864—2013《吸油拖栏》中的性能指标(10 kN)要求。

3.7 吸油材料及吸油拖栏真空包装测试

试验选择6层吸油材料(未压缩前厚度为0.12 m)，分别抽真空压缩至不同厚度，保持真空压缩装态，然后在53日、78日、92日后解除包装，测量30 min的厚度。见表5。

表5 吸油材料在不同压缩比情况下解除真空 后的厚度恢复情况统计(压缩53 d) m

测试结果表明，在压缩体积比为12∶5.5时，解除压缩后30 min，体积能恢复到原始体积的92%，因此新型可压缩吸油拖栏的最佳压缩比为12∶5.5，其对应的可压缩率为54%。

如表6所示，新型可压缩吸油拖栏的最大可压缩率为57.75%，传统聚丙烯类吸油拖栏的最大可压缩率为12.11%，因此,新型可压缩吸油拖栏可有效减少对仓储空间的使用需求。

表6 新型可压缩吸油拖栏及传统聚丙烯类吸油拖栏的可压缩率

3.8 海上拖带试验

2018年11月21日，在广东省湛江市宝满集装箱码头港口海域进行了新型可压缩吸油拖栏的海上拖带试验。

新型可压缩吸油拖栏在1 kn航速下，其抗拉强度、漂浮能力，完整度等指标表现良好；在3 kn航速下，新型可压缩吸油拖栏的抗拉强度和完整度良好，而拖带过程中吸油拖栏U型底部受到激流和海浪影响，导致U型底部的部分吸油拖栏有时会被海水浸没。50 m吸油拖栏的布放和回收过程分别用时约10 min。

4 结论

采用可压缩高效吸油材料、中空弹性浮体和阻水无纺布等材料对传统吸油拖栏的结构进行优化，成功研制出可压缩吸油拖栏，其饱和吸油倍数为16，吸水率为44.1%，持油率为98.5%，沉浮性为0.275，抗拉强度为12.51 kN，在抽真空条件下体积可压缩50%以上，解压缩30 min后可恢复至压缩前体积的92%；该吸油拖栏在现场使用时可实现快速组装、快速布放、稳定拖带、快速回收。因此，新型可压缩吸油拖栏的研发与应用可有效解决传统吸油拖栏运输成本高、存储占用空间大、溢油处置效率低等难题，可为水域溢油事故的高效、低成本处置提供科学实用的解决方案。