[發明專利]一種具有多級孔結構吸油材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710948877.7
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107857893B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 李曉雷;何健;趙航遠;于慧君;季惠明;蘇冬
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08J9/40
• 分類號: C08J9/40;C08J9/28;C08L1/02;B01J20/24;B01J20/30
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

本發明涉及一種具有多級孔結構吸油材料的制備方法；本發明預先通過機械攪拌和冷凍干燥工藝通過自組裝制備低密度的細菌纖維素氣凝膠，然后在真空狀態下與以具有甲基的硅氧烷為前驅體制備的氧化硅凝膠復合，采用冷凍干燥工藝制備具有多級孔結構的超彈、超疏水和超親油的吸油材料。其最大彈性形變能達到40％～80％，且在卸壓之后能回復到原來尺寸。同時，其接觸角為145°～152°，對多種有機物和油污具有較高的吸附容量，吸附品質因素在8～11之間。該復合材料由于其超彈性和優異的吸油性能，還能有效回收吸附的油，最大回收量達到80％～90％。解決了吸油材料在實際運用中吸附量低，吸油選擇性低和無法回收等技術難題。

技術領域

本發明屬于無機材料制備和溶膠凝膠法技術領域，具體涉及一種以細菌纖維素復合氣凝膠制備多級孔結構超彈高吸附容量吸油材料的方法。

背景技術

隨著當今世界經濟的快速發展，人們對石油的需求量日益增加。而在石油運輸和開采過程中溢油事故頻繁發生，對海洋生態環境造成了極大的破壞，嚴重威脅到周圍生態環境和人類健康，因此有效解決油污污染問題已成為當今一項迫切而艱巨的任務。目前，處理油污的方法主要有以下幾種：1.直接燃燒法；2.物理機械法，如布放圍油欄和撇油器；3.化學處理法，如添加凝油劑或分散劑來改變油污的理化性質；4.生物修復法，即采用某些微生物對油污進行分解；5.使用高吸附材料對油污進行吸附。綜合上述幾種處理方法，第5種方法因其簡單有效和綠色環保受到廣泛的關注。

目前，關于用于油污吸附的材料研究很多，主要分以下幾類：(1)多孔無機礦物類，如黏土、二氧化硅、珍珠巖、粉煤灰等。這類材料原料來源廣泛，但吸油量低，持油能力差，再生利用困難；(2)合成高分子類，如聚氨酯、聚苯乙烯發泡材料以及聚丙烯無紡布等。這些材料吸油效果雖然較好、重復使用性佳，但是生物降解性差；(3)天然植物纖維類，如棉纖維、木棉纖維、稻草等。這些材料來源廣泛、成本低廉、可生物降解、環境友好，但吸油量較低，回收再利用性差；(4)納米碳基材料類，如碳納米管、石墨烯、碳納米纖維等。這些納米碳基材料比表面積大，吸油性能好，但制備工藝復雜、成本高。因此，對于吸附材料的選擇，不僅需要優異的吸油效果，同時能循壞重復使用，這對減少不可降解材料的使用、緩解能源危機以及保護生態環境方面，具有重要的研究意義.

氣凝膠是由三維納米顆粒構成的具有低密度、高孔隙率和比表面積的多孔材料，是一種具有極大潛力的吸油材料。公開號CN201410346082.5的專利中公開一種疏水性殼聚糖-二氧化硅復合氣凝膠及其制備方法和吸油應用，將硅源前驅體加入殼聚糖溶液中，逐步發生水解、縮合聚合反應，形成粘稠的復合溶膠，干燥除去凝膠中的溶劑得到殼聚糖-二氧化硅復合氣凝膠，采用氣相沉積法對其進行疏水改性，所制備的復合氣凝膠不僅具有低密度、高孔隙率，且具有良好的疏水、親油性，具有高效吸油能力，然而制備的復合材料中殼聚糖的分散不易控制，樣品均勻性有待提高，同時二次疏水改性采用氣相沉積法工藝不好控制，成本較高。公開號CN104017236A的專利中公開一種有機-無機雜化超疏水改性細菌纖維素氣凝膠吸油材料的制備方法。該發明制備的吸油材料具有良好的選擇性吸油性能，可以方便地用于油水分離或吸收水中泄漏的溢油，對水體沒有污染，是一種具有極大應用潛力的新型吸油材料。目前以氣凝膠制備吸油材料的研究都具備優異的吸油性能，但是未能解決氣凝膠在吸油過程中結構坍塌和對油回收等問題。

劉宏治等人在雜志《高分子學報》中提到纖維素氣凝膠因其高強度的纖維骨架和多孔結構，是一種優異的吸油材料。但纖維素基氣凝膠的吸油效果限制于其表面的親水性和較低的孔隙率。目前用于吸油的纖維素氣凝膠需經過表面疏水處理才能達到一定的吸油效果。

發明內容