[發(fā)明專利]PTES表面改性細(xì)菌纖維素氣凝膠吸油材料的制備方法

有效

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• 申請日: 2014-05-27
• 公開（公告）號: CN103962105A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉宇艷;劉振國;王永臻;吳松全
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/40
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種吸油材料的制備方法，具體涉及一種PTES（苯基三乙氧基硅烷）表面改性細(xì)菌纖維素氣凝膠吸油材料的制備方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著海上石油資源的日益開發(fā)，溢油事故不斷增加。世界每年都會(huì)發(fā)生類似漏油事件，隨著工業(yè)社會(huì)進(jìn)程的加快，我國石油污染日漸嚴(yán)峻。2010年5月5日，美國墨西哥灣原油泄漏事件引起了國際社會(huì)的高度關(guān)注，美國南部路易斯安那州沿海一個(gè)石油鉆井平臺當(dāng)?shù)貢r(shí)間2010年4月20日晚10點(diǎn)左右起火爆炸，造成7人重傷、至少11人失蹤，直到2010年7月15日，英國石油公司才宣布，新的控油裝置已成功罩住水下漏油點(diǎn)，再無原油流入墨西哥灣。為期近3個(gè)月的石油泄漏事件不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，給環(huán)境帶來的壓力更是持久且嚴(yán)重的，對水生生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的人為干擾。目前溢油事故的處理方法主要包括物理、生物和化學(xué)方法，其中生物方法較慢周期較長切效率低，化學(xué)方法會(huì)產(chǎn)生二次污染，物理吸附法是較好的處理海洋溢油的方法。但是，目前社會(huì)上存在的吸油材料多有吸油效率低，吸油材料本身也是污染源頭，二次處理不方便，成本高等缺點(diǎn)。因此制備新型綠色環(huán)保吸油材料具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

纖維素氣凝膠以及纖維素氣凝膠與其他有機(jī)海綿的復(fù)合物可以被用于海洋溢油的吸收，但是單純纖維素氣凝膠強(qiáng)度不高，吸油效率較低，而且可循環(huán)次數(shù)少；纖維素氣凝膠與有機(jī)海綿的復(fù)合物雖然改善了其強(qiáng)度，但是有機(jī)海綿本身散落到海域內(nèi)對環(huán)境造成危害。細(xì)菌纖維素氣凝膠吸油材料相比于以上這些吸油材料具有吸油效率高、天然無污染、強(qiáng)度好，二次處理簡單等優(yōu)點(diǎn)，是一種未來發(fā)展非常具有應(yīng)用潛力的氣凝膠吸油材料。

細(xì)菌纖維素和植物或海藻產(chǎn)生的天然纖維素都具有相同的分子結(jié)構(gòu)單元，但細(xì)菌纖維素也具有許多獨(dú)特的性質(zhì)。細(xì)菌纖維素與植物纖維素相比無木質(zhì)素、果膠和半纖維素等伴生產(chǎn)物，具有高結(jié)晶度（可達(dá)95%，植物纖維素的為65%）和高的聚合度(DP值2000～8000)；超精細(xì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，細(xì)菌纖維素纖維是由直徑幾個(gè)納米的微纖組成，比天然纖維細(xì)的多，微纖相互交織形成發(fā)達(dá)的超精細(xì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；細(xì)菌纖維素的彈性模量為一般植物纖維的數(shù)倍至十倍以上，且抗張強(qiáng)度高；細(xì)菌纖維素有很強(qiáng)的持水能力(water retention values，WRV)。未經(jīng)干燥的細(xì)菌纖維素的WRV值高達(dá)1000%以上，冷凍干燥后的持水能力仍超過600%。經(jīng)100℃干燥后的細(xì)菌纖維素在水中的再溶脹能力與棉短絨相當(dāng)；細(xì)菌纖維素有較高的生物相容性、生物可降解性好；細(xì)菌纖維素生物合成時(shí)具有可調(diào)控性。

能否較好的吸油和后處理，主要取決于氣凝膠的孔隙度以及孔隙大小，還有材料的疏水程度。細(xì)菌纖維素氣凝膠孔隙大小適中，孔隙度高，但是具有親水性，所以需要進(jìn)行疏水改性才可以作為良好的吸油材料。目前，國內(nèi)外尚未見到相關(guān)細(xì)菌纖維素氣凝膠用于吸油材料的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種PTES表面改性細(xì)菌纖維素氣凝膠吸油材料的制備方法，將細(xì)菌纖維素氣凝膠經(jīng)過PTES（苯基三乙氧基硅烷）表面改性后制得高效的新型吸油材料。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種PTES表面改性細(xì)菌纖維素氣凝膠吸油材料的制備方法，具體操作步驟如下：

一、細(xì)菌纖維素的培養(yǎng)

將紅茶菌液以10~20%的接種量接種到100mL傳代培養(yǎng)基中，30~35℃靜止培養(yǎng)5~7d；然后從傳代培養(yǎng)基中挑取透明的菌斑轉(zhuǎn)移到液體培養(yǎng)基中，在30~35℃培養(yǎng)5~7d，在培養(yǎng)基表面有白色或乳白色的表面層產(chǎn)生，即為細(xì)菌纖維素膜；制備結(jié)束后，取出細(xì)菌纖維素膜，蒸餾水多次沖洗后，浸入NaOH溶液中，80±5℃水浴加熱80~140min，除去殘存的菌體和培養(yǎng)基，用去離子水反復(fù)沖洗至中性后，烘至恒重，即得BC薄膜。

上述步驟中，所述傳代培養(yǎng)基的組成為：葡萄糖5~7g，酵母粉1~2g，瓊脂2~5g，CaCO₃ 2~3g，去離子水100ml，pH=6.8~7.2。

上述步驟中，所述液體培養(yǎng)基的組成為：葡萄糖2~3g，酵母粉0.5~1g，胰蛋白胨0.5~1.5g，Na₂HPO₄0.27~0.5g，檸檬酸0.115~0.25g，無水MgSO₄0.025~0.05g，去離子水100ml，pH=6.0±0.2。

二、細(xì)菌纖維素氣凝膠的制備