[發明專利]一種磁性Janus乳液加速油溶性物質吸附及分離的方法

有效

• 申請號: 202010026917.4
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111233083B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 葛玲玲;程靜茹;郭榮
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: C02F1/40
• 分類號: C02F1/40;C02F1/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種磁性Janus乳液加速油溶性物質吸附及分離的方法，選用一種對油溶性物質具有強吸附性能，并且可以分散磁性納米粒子的油作為內相，結合與之不互溶的另一種油在水中形成具有雙內相的功能型Janus液滴；利用這種功能型Janus液滴對磁響應的不對稱性特征，實現Janus液滴在外磁場誘導下的連續轉動，從而加快Janus液滴對水相中油溶性物質的吸附速度。由于油溶性物質被富集到乳液的內油相中，并且內油相可以在磁場作用下從水相中去除，因此本發明還滿足可分離回收的關鍵需求。此外，吸附及分離過程僅需振蕩器、磁力攪拌等簡易設備，因此本發明具有低成本、大批量、操作簡便等優勢，將拓展乳液在水污染處理等領域的應用。

技術領域

本發明涉及化學領域，具體涉及一種磁性Janus乳液加速油溶性物質吸附及分離的方法。

背景技術

廢水存在濃度高、毒性高、難降解等問題，對人的身體健康產生致癌和致突變的影響，因此，水污染的問題一致備受關注。廢水的處理主要包括吸附法、光催化降解法、沉淀法等物理及化學處理方法。吸附法具備不引入新污染物的優點，但對于常規吸附劑來說，同時存在吸附時間長，吸附效率低，及分離回收困難的問題，從而限制了其應用。而磁性吸附材料由于具備特殊的磁學性質，可通過施加外磁場回收吸附油溶性物質后的磁性物質。例如公開號CN107321326A和CN104368313A的發明專利分別公開了一種陰離子聚合物接枝殼聚糖磁性復核微球和一種鍶鐵氧體-CMC-GO作為磁性吸附劑吸附陽離子的油溶性物質的方法，又如公開號CN107837792A的發明專利公開了一種環糊精修飾的磁性空心微膠囊吸附材料的制備方法，均解決了各體系中油溶性物質分離回收的問題。

然而，目前對于磁性吸附材料的研究主要集中在固體載體，尤其是聚合物載體。例如公開號CN 108311067A的發明專利公開了一種基于復合Janus微球的油水微乳液分離方法，該方法以不同結構和不同化學組成的聚合物Janus微球為基體材料，通過靜電相互作用在微球表面吸附磁性納米粒子，得到具有磁響應性的復合Janus微球，并利用其在油水界面吸附充當固體表面活性劑，與油水乳液混合攪拌可以實現油水乳液的破乳、分層。

相比于固體粒子而言，液體載體具備可變形、增溶量大、可增溶功能性物質、及易于通過萃取、破乳等方式實現分離回收等優點。Janus乳液是一種新型的液體分散體系，于2011年被研究發現，其內相液滴由兩種物理化學性質不同的半球構成，內在的物質組成及拓撲結構的差異，使得Janus液滴具備各向異性。比如在其中一相半球中選擇性分散磁性粒子，即賦予Janus液滴以磁各向異性，在外磁場作用下可以使得Janus液滴發生連續可控地轉動。因此，本發明充分發揮Janus乳液的各向異性特征，制備具有吸附性能的功能型Janus液滴，通過Janus液滴的可控轉動加速水相中油溶性物質的吸附速度。此外利用Janus液滴的磁響應性，通過磁鐵可以將富集了油溶性物質的Janus液滴從水相中分離。本發明將拓展Janus乳液在水污染處理等領域的應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種磁性Janus乳液加速油溶性物質吸附及分離的方法，用于吸附和分離廢水中的油溶性物質。

實現本發明目的采取的技術方案包括以下步驟：

1)在表面活性劑水溶液中加入油溶性物質直至過飽和，離心并取出上層，得到油溶性物質的飽和水溶液，作為水相。

2)在一種對油溶性物質有強吸附性能的油相作為內相，在內相中超聲分散磁性納米粒子，與另一種互不相溶的油相及表面活性劑水溶液混合，采用渦旋震蕩的方式批量制備功能型磁性Janus乳液。

3)向實施步驟1)的油溶性物質飽和水溶液中加入實施步驟2)制備得到的磁性Janus乳液，分別采用無磁場和一定磁場強度的旋轉磁場的方式，后者利用磁性Janus液滴的轉動對油溶性物質進行吸附。

4)分別立即取出步驟3)中無磁場和旋轉磁場方式下經內相吸附后的上層油溶性物質飽和水溶液，測定紫外吸收曲線，從而計算內相吸附的油溶性物質的濃度。