[發(fā)明專利]一種超疏水親油海綿材料及其制備方法和油水分離應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811525315.2
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109621923A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李婷;王俊海;傅金祥;莫蘭蘭;王培譽;沈陽;蘇丹婷
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽建筑大學(xué)
• 主分類號: B01J20/28
• 分類號: B01J20/28;B01J20/32;B01D17/022
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

一種超疏水親油海綿材料及其制備方法和油水分離應(yīng)用，屬于高性能油水分離復(fù)合材料的制備。該超疏水親油海綿材料的制備方法為：將海綿清洗除雜，放入粗化液中進行表面粗化處理后，加入脂肪酸溶液進行疏水改性處理，得到超疏水親油海綿材料。該超疏水親油海綿材料是以聚氨酯或三聚氰胺海綿為基底，非極性長鏈烷烴基團對基底表面進行疏水改性得到的海綿材料，其制備工藝簡單、價格低廉、吸油性能優(yōu)異且性能穩(wěn)定。能夠廣泛應(yīng)用于泄露油品回收、含油廢水處理、油水混合物分離中，該超疏水親油海綿材料解決了現(xiàn)階段油水分離多孔材料的機械強度低、分離效率低、可重復(fù)性差等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及高性能油水分離復(fù)合材料的制備，尤其涉及一種超疏水親油海綿材料及其制備方法和油水分離應(yīng)用。

背景技術(shù)

石油工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，機械、電力、石化、汽車和建筑等傳統(tǒng)行業(yè)，乃至重要性日益凸顯的電子行業(yè)以及諸多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，都依賴石油資源，但在實際生產(chǎn)過程因事故和后處理不當(dāng)會帶來嚴重的環(huán)境污染問題。近年來，石油、有機化學(xué)品泄漏事故頻繁發(fā)生，對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)造成了災(zāi)難性的破壞，泄漏出來的有毒物質(zhì)通過生物富集作用，經(jīng)食物鏈威脅到各種物種。如2010年墨西哥灣海域約600噸原油在深水地平線漏油事故中被泄漏，覆蓋了上千平方公里的海面，對海域環(huán)境造成了嚴重破壞。石油泄漏的危害急需得到妥善處理。

由于油品極易擴散和揮發(fā)，如何快速收集水面上的浮油及進行高效油水分離是解決石油泄漏的關(guān)鍵手段。傳統(tǒng)的油水分離技術(shù)包括電化學(xué)、浮選、離心、過濾和重力分離方法。應(yīng)對海上原油泄漏等事故，圍欄法、化學(xué)分散法、凝固法和吸收法也被廣泛應(yīng)用。但是，大部分的傳統(tǒng)方法都存在著各自的問題，如分離效率低、能耗高、產(chǎn)生二次污染和處理效果不理想等。

目前，亟待開發(fā)出高效的油水分離材料來妥善處理石油泄漏等事故。海綿是一種廉價的、商業(yè)化的、本體可被潤濕的三維多孔材料。常見的泡沫有聚氨酯海綿和三聚氰胺海綿。由于海綿具有高孔隙率、大比表面積、互通的孔洞結(jié)構(gòu)，可以作為吸附材料的優(yōu)良載體，但其對油水沒有選擇性吸收的能力，無法做到高效油水分離。通過對其進行表面浸潤性改性，將超疏水和超親油性能附加在海綿表面，可以作為高效油水分離材料。例如，中國發(fā)明專利申請CN201510611889和CN201810767983報道了在海綿表面沉積二氧化硅和石墨烯，再將硅烷偶聯(lián)劑連接在海綿上以獲得超疏水界面，上述方法制備的海綿具有較好的油水分離效果，但由于納米粒子多以物理吸附或弱化學(xué)鍵合的方式負載在海綿材料上，在長期使用后容易從海綿載體上脫落，影響海綿的穩(wěn)定性和疏水性，會大大降低吸油效率，重復(fù)使用效果較差。中國發(fā)明專利申請CN201810447181報道了利用聚多巴胺和長鏈烷基硫醇對海綿進行改性，上述方法涉及多步化學(xué)反應(yīng)，過程繁瑣，而且改性劑價格昂貴，疏水海綿的制備成本較高，在實際應(yīng)用中受到了一定限制。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供了一種超疏水親油海綿材料及其制備方法和油水分離應(yīng)用。該超疏水親油海綿材料是采用脂肪酸修飾改性的海綿材料，其制備工藝簡單、價格低廉、吸油性能優(yōu)異且性能穩(wěn)定。本發(fā)明解決了現(xiàn)階段油水分離多孔材料的機械強度低、分離效率低、可重復(fù)性差等問題。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的一種超疏水親油海綿材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：海綿的預(yù)處理

將海綿進行清洗去除雜質(zhì)，得到預(yù)處理后的海綿；

步驟2：海綿粗化處理

將預(yù)處理后的海綿置于粗化液中浸泡，進行表面粗化處理后，取出，去除海綿中的粗化液后，干燥，得到含有活性基團的海綿；

步驟3：疏水改性處理

將含有活性基團的海綿置于長鏈脂肪酸溶液中浸泡，進行疏水改性后，取出，用醇化合物和水依次洗滌，真空干燥后，得到超疏水親油海綿材料。