[發明專利]一種凹凸棒石基超親水/超疏油油水分離材料的制備方法

在審

• 申請號: 202010106471.6
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111167166A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 張玉潔;張明亮;周守勇;趙宜江
• 申請（專利權）人: 淮陰師范學院
• 主分類號: B01D17/022
• 分類號: B01D17/022
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標事務所 32110
• 代理人: 韓曉斌

本發明公開了一種凹凸棒石基超親水/超疏油油水分離材料的制備方法，在低共熔溶劑中用硅類化合物完成糖基化合物的衍生，再在低共熔溶劑中利用糖衍生物和含氟硅類化合物對預處理后的凹凸棒石進行溶膠?凝膠共聚反應，得到凹凸棒石基超親水/超疏油油水分離材料。本發明方法制備的超親水/超疏油油水分離材料具有化學和機械穩定性高，分離效果好等性能，有望廣泛應用于油水分離領域。

技術領域

本發明涉及一種凹凸棒石基超親水/超疏油油水分離材料的制備方法，更具體的說是涉及由凹凸棒石和天然糖衍生物制備超親水/超疏油油水分離材料的方法，屬于天然納米非金屬礦深加工及相關新材料制備技術領域。

發明背景

近些年，石油和有機化學品泄漏對水環境乃至整個生態系統造成了極為嚴重的污染和危害。如何快速高效地實現油污染水源的油水分離、提高水資源利用率、緩解供水壓力已引起各國政府和公眾的廣泛關注。

油水分離的傳統手段主要有混凝和絮凝法、重力法、吸附法、浮選法、生物氧化法和化學法。但這些方法耗時費力、成本高昂，且有可能對環境造成二次污染。近年來，膠體與界面及仿生學的快速發展為研制高效、自動和可重復利用的仿生油水分離材料提供了嶄新思路。具有仿生界面特性的油水分離材料具有分離效率高、選擇性高等特點，在實際油水分離過程中具有獨特的優勢和良好的應用前景。這類新材料表面具有可控潤濕性。根據潤濕性的差異，可以分為超疏水/超親油、超親水/超疏油和智能親疏可調材料。三種仿生界面油水分離材料中研究最多的是超疏水/超親油特性的油水分離材料，然而這種材料在應用中仍存在諸多弊端，如難以分離密度小于水的油相、吸附能力有限、油品難以回收或材料循環使用性能差等。為解決以上問題，超親水/超疏油材料引起了學者的關注。對超親水/超疏油材料而言，由于水相隔斷了油相與分離材料的接觸，使油相無法吸附到相界面，因而可避免材料的污染和結垢。目前報道的超親水/超疏油材料包括有機聚合物涂覆金屬網、無機鹽/金屬氧化物涂覆金屬網、無機鹽沉積高分子薄膜和重組纖維素海綿。這些材料的分離性能均依賴于基體材料表面的微納米粗糙結構和/或固載的超親水物質。迄今為止還未發現基于顆粒和粉末形式的超親水/超疏油材料。由于金屬網和高分子膜的比表面積太小，而且幾乎不存在活性基團以供衍生，為了保證較高的負載量，只能將親水改性劑交聯聚合涂覆在基體上，但固載物和基體之間不存在共價鍵，因此穩定性尚有待提升。

凹凸棒石具有細小的顆粒度、粗糙的表面、致密的孔道結構且表面富含硅羥基。糖類物質在自然界中儲量豐富，綠色環保、可生物降解，同時具有強極性、強親水性，而且衍生物豐富，價廉易得。有研究證實，表面共價鍵合葡萄糖和麥芽糖衍生物的球形硅膠表現出優異的親水性。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種凹凸棒石基超親水/超疏油油水分離材料的制備方法，將凹凸棒石用作超親水/超疏油油水分離材料的基體，將天然糖衍生物和含氟硅類化合物通過共價鍵和方式固載于凹凸棒石表面，制備穩定的凹凸棒石基超親水/超疏油油水分離材料，油水分離效果好，拓展凹凸棒石的應用領域，提高凹凸棒石的經濟效益。

本發明的原理是：糖類物質具有極強的親水性，經硅烷改性形成糖衍生物后與凹凸棒石表面Si-OH共價鍵和，提高凹凸棒石的親水性，含氟硅類化合物與凹凸棒石表面Si-OH共價鍵和賦予其疏油性，從而使凹凸棒石表現出超親水/超疏油特性。

本發明的技術解決方案是：在低共熔溶劑中用硅類化合物完成糖基化合物的衍生，再在低共熔溶劑中利用糖衍生物和含氟硅類化合物對預處理后的凹凸棒石進行溶膠-凝膠共聚反應，得到凹凸棒石基超親水/超疏油油水分離材料。