[發明專利]負載有雜化石墨烯涂層的聚氨酯海綿及其制備方法

有效

• 申請號: 201410474510.2
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN104289203A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 劉曉艷;李輩輩;張新穎;柴文波;侯蕓蕓;顧玲峰;馬怡寧
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;B01J20/28;C01G9/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及一種負載有雜化石墨烯涂層的聚氨酯海綿及其制備方法。

背景技術

石油的大規模開采、冶煉、運輸、使用和處理過程中，污染、遺漏、井噴、輸油管道泄漏等事故頻發，石油進入水體導致河流、海洋污染，其表面蒸發可造成大氣環境的污染，同時水體表面的凝結油還有可能燃燒而產生安全問題。更為嚴重的潛在危害是，石油不僅污染表層水體，對海洋水生動植物產生危害，而且石油還會沉到海底其危害更是難以估量。所以石油污染危害后果往往延續多年，給海洋水生動植物帶來一些慢性問題，包括進食，生殖規律的變化，反常行為和生長，以及動物遷徙時必要的化學交流的中斷。由于溢油污染的地域差異性、生態系統復雜性等特點導致其治理修復難度大。加之由于水體中表面活性劑的存在，油在水體中形成乳化油和溶解油等穩定系較，更加大了殘余油類污染物的治理難度，如何對溢油區域進行有效的治理和修復已成為目前世界各國都非常關注的環境污染問題。溢油事故的處理方法按原理可分為物理法、化學法和生物法。其中物理法其主要是利用物理材料和機械裝置對溢油進行回收清除；化學法通過添加化學藥劑，改變溢油的性質和存在形態，達到減小污染、方便便于回收的效果；生物法利用環境中或人工培養的嗜油微生物對油類的分解，以達到去除溢油污染的效果。三種方法之中，物理法相比化學法和生物法，具有見效快、環境影響小、溢油可回收和經濟易行的優點，因此是目前普遍應用的方法。

物理法主要又可分為分散法、凝固法和吸附法。分散法是采用油分散劑，打碎油膜，使其變成微粒，分散到水相中去，使用分散劑增加了油的表面積，加速了油的生物降解，但是其毒性重，用量大，加重了環境污染；凝固法是采用凝油劑，迅速提高油的粘度，使浮油結成塊狀物，便于回收，不產生二次污染，但其生產工藝復雜，成本高，推廣困難。吸附法處理溢油的基本原理是利用親油材料的多孔性和大的比表面積，將水體中的浮油、分散油及其他有機污染物吸附在表面，從而達到油水分離的目的。吸附法處理溢油事故，相比其他方法具有吸油效果好，易操作，能夠在短時間內最大限度的回收溢油，減少對環境的危害和資源的浪費，是溢油污染應急處置的首選方法。聚氨酯海綿作為一種高效吸附材料正被廣泛應用于吸油材料的研制過程，但其親水性成為制備過程中的難題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種負載有雜化石墨烯涂層的聚氨酯海綿及其制備方法。

本方法其中利用微米氧化鋅與氧化石墨烯雜化后再還原，將其還原生成的石墨烯負載到聚氨酯海綿上，從而提高聚氨酯海面的疏水性。

為達到上述目的，發明采用如下技術方案：

一種負載有雜化石墨涂層的聚氨酯海綿，其特征在于該海綿是在聚氨酯海綿上負載有微米氧化鋅雜化的石墨烯涂層，該涂層的厚度為0.3~0.8mm；其中氧化鋅與石墨烯的質量比為5%。

一種制備上述的負載有雜化石墨涂層的聚氨酯海綿的方法，其特征在于該方法的具體步驟為：

a.?將微米級氧化鋅溶于水中配成濃度為40mg/ml的ZnO懸浮液；

b.?將氧化石墨溶于乙醇中配制成濃度為1mg/ml的懸浮液，將該懸浮液與步驟a所得氧化鋅懸浮液進行混合，得到雜化的氧化石墨混合液；其中氧化石墨與氧化鋅的質量比為20:1；

c.?將聚氨酯海綿浸沒在步驟b所得混合溶液中，并控制聚氨酯海綿與氧化石墨的質量比為2.5:1；攪拌30min，繼續超聲1~2h；調節所述混合溶液的pH為9~9.5，用水合肼還原雜化的氧化石墨；將海綿取出，用去離子水清洗，烘干，即可得到負載有雜化石墨烯涂層的聚氨酯海綿。

上述的微米氧化鋅的制備方法為：在60^?oC下將醋酸鋅溶于甲醇中,配制成濃度為0.1mol/L的醋酸鋅溶液；在60^?oC下將氫氧化鉀溶于甲醇中，配制成濃度為1mol/L的氫氧化鉀溶液；攪拌下，將所述的氫氧化鉀溶液加入到所述的醋酸鋅溶液中，其中醋酸鋅與氫氧化鉀的質量比約為1:2；繼續攪拌4h；靜置得到沉淀物，將該沉淀物用甲醇洗滌，再經離心即得微米ZnO粉末。

實驗通過測定該負載海綿的疏水效果和吸油能力，發現海綿由親水性變成了強的疏水性(接觸角為147.9°)，且吸油能力也明顯增強，對柴油的飽和吸附量達到28.01g。本發明利用微米氧化鋅和氧化石墨烯雜化改性的石墨烯負載到海綿上，提高了聚氨酯海綿的疏水親油性，為石油污染水體修復提供了一種高效的制備方法。

附圖說明

圖1為原始海綿(a)與負載后海綿(b)直觀對比圖。

圖2為原始海綿(a)與負載后海綿(b)疏水性接觸角(CA)對比圖。