[發明專利]鉗型Cu（II）金屬有機絡合物小分子凝膠劑的制備及其應用

有效

• 申請號: 201210469284.X
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN102962013A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 涂濤;房微魏;孫喆明
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: B01J13/00
• 分類號: B01J13/00;B01D17/02;C07F1/08
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明屬于油水分離技術領域，具體涉及一種鉗型Cu（II）金屬有機絡合物小分子凝膠劑的制備，及其與水凝聚所形成的軟物質材料在油水分離中的應用。該凝膠劑能夠在含油的污水中高選擇性凝聚水相，而不凝聚油狀有機物相。凝聚水相后，通過簡單過濾或傾倒的方法，即可實現油、水兩相的快速分離。

背景技術

作為我國基礎性產業，石油化工在改革開放以后有了飛速的發展，極大的促進了國民經濟的增長。但在石油開采、轉換、運輸時，由于技術設備或人為原因造成的石油泄漏（如墨西哥灣溢油，渤海灣溢油事件）帶了很嚴重的環境和生態問題。對于漏油事故的后處理及廢油有效地回收是目前讓各國政府都感到很棘手的一個難題，往往即便投入大量的人力、財力、物力，取得的效果也不是明顯。因而，尋找一種快速、有效簡單方便的油水分離技術方法對于石油化工發展及石油遠洋運輸具有重大現實意義。目前對于實現油水分選擇性離，特別是具有潛在應用前景的凝膠劑報道極少，而且主要集中在能形成有機凝膠的含氫鍵官能團的小分子及聚合物凝膠劑，而對于選擇性生成形成水凝膠實現油水分離的例子卻未見報道。由于大多數的金屬化合物，對空氣和水是敏感的，這就大大限制了這類凝膠劑在油水分離領域或浮油回收方面的應用。含氫鍵官能團的引入，往往會阻礙金屬元素的配位與絡合，這也是這類凝膠劑難以制備的主要原因之一。就目前已報道的有機小分子凝膠劑而言，主要是通過將油水化合物中有機相（油層）選擇性的凝聚化形成膠狀軟物質，通過過濾除去水后，便可實現含油膠狀物質的回收。但這種油水分離方式主要缺點是，為了進一步回收油，必需通過其他方法，實現復雜的凝膠劑和油相的分離，才能真正實現油的回收，而這步往往是非常復雜和繁瑣的。而本發明中提及的鉗型Cu（II）金屬有機絡合物小分子水凝膠劑可以通過凝膠劑選擇性凝聚水相形成膠狀軟物質，再經簡單的倒置傾濾便可快速有效地實現油相的回收。因此本發明（金屬有機水凝膠劑）作為可以快速實現油水混合物分離的新型技術研究具有非常重要的現實意義和潛在的工業應用前景。

發明內容

本發明的目的是提出一種鉗型Cu（II）金屬有機絡合物凝膠劑，該凝膠劑能夠與水等溶劑形成水凝膠。

本發明的另一個目的是提出一種快速、簡便、有效地實現油水混合物分離的新方法。主要是報道和研究鉗型Cu（II）金屬有機絡合物小分子凝膠劑的制備方法及其在油水混合物分離中的應用。

本發明提出的鉗型Cu（II）金屬有機絡合物凝膠劑，其表達式為NNN-Cu-Cl₂?,其中，NNN表示與銅配位的三齒氮配體，其具體結構如下所示：

，

其中，X?=?O，S。當X=O時，即2-呋喃基，化合物標記為2a；當X=S時，即2-噻吩基，化合物標記為2b。

本發明是以相應的三齒氮配體分別與1.2倍摩爾量的二水合氯化銅反應，經過濾、洗滌等處理過程，抽真空干燥得到相應的鉗型Cu（II）金屬有機絡合物水凝膠劑。

本發明提出的鉗型Cu（II）金屬有機絡合水凝膠劑的制備方法，其過程如下：

在250?mL?的圓底燒瓶中，分別加入三齒氮配體（1?-?10?mmol），二水合氯化銅（1?-?12?mmol）和無水甲醇，三齒氮配體與二水合氯化銅的物質的量比為1：1～1.2。在室溫下攪拌反應24小時，反應體系中有綠色固體形成，把綠色固體過濾，用無水甲醇洗滌3遍，真空干燥，得到相應的鉗型Cu（II）金屬有機絡合水凝膠劑。其反應式如下：

其中，三齒氮配體的結構式見上式反應式，當X=O時，即2-呋喃基，化合物標記為1a；當X=S時，即2-噻吩基，化合物標記為1b。通過研究所合成鉗型Cu（II）金屬有機絡合物對各種溶劑的凝聚能力的實驗結果發現，化合物2a可以有效實現對水的凝膠化，最低成膠濃度可達0.25?wt%，即5.76×10^-3?mol/mL,?同時還可以實現對乙二醇，1,3-丙二醇和甘油的凝膠化。而化合物2b則只能實現對甘油的凝膠化。所以在后面的油水分離的考察中，我們只使用了鉗型Cu（II）金屬有機絡合物2a。

將本發明所得到的鉗型Cu（II）金屬有機絡合物2凝膠劑應用于水及其它有機醇類溶劑形成凝膠，具體方法如下：

方法1：