[發明專利]一種可用于高效油水分離的超疏水海綿的制備方法

在審

• 申請號: 202110660515.4
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113388155A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 高倩;何剛;丁宗玲;郭友敏
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: C08J9/42
• 分類號: C08J9/42;B01D17/022;C08G83/00;C08L61/28
• 代理公司: 合肥國和專利代理事務所(普通合伙) 34131
• 代理人: 孫永剛

一種可用于高效油水分離的超疏水海綿的制備方法，其是將有機配體溶液加入到金屬鹽溶液中反應，產物離心分離后分散到PDMS稀釋液中，形成分散浸液；將海綿浸于浸液中，完全浸潤后，取出烘干。本發明采用市售多孔海綿為基體，選用價廉易得、性能優異的類沸石?咪唑骨架(ZIF)聚合物作為疏水材料，采用獨特的粘合劑聚二甲基硅氧烷(PDMS)組分，把金屬有機骨架聚合物構筑在海綿基體表面，從而制備出具有超疏水和超親油特性的高效油水分離海綿材料，該材料制備方法簡便，具有低密度、低吸水率、高重復利用率的特點。

技術領域

本發明涉及一種超疏水三維海綿的制備方法，尤其涉及一種可重復使用的、低成本、可用于高效油水分離的海綿的制備方法。

背景技術

石油泄漏事故頻繁發生，工業有機污染日益嚴重，已成為嚴重的環境問題，對人類健康和生態系統造成長期威脅。如何在不進一步污染環境的前提下，從水中分離出石油和有毒有機污染物是一個具有挑戰性的課題。傳統的溢油清理技術有分散劑、固化劑、撇油器、動臂、原位燃燒、吸附劑等，其中多孔吸附劑具有簡單、成本低、效率高等優點，具有廣闊的應用前景。理想的油水分離用多孔吸附劑應具有疏水性和親油性，以保證它們能選擇性地吸附/吸收含油目標化合物而不是水。這些多孔材料通常在納米到微米尺度上獲得粗糙表面，以提高其疏水性(Chem.Soc.Rev.2015,44,336-361)到目前為止，各種多孔材料，包括碳基多孔材料、聚合物海綿、氣凝膠、鋼網和織物，目前的工作大多集中在提高吸油能力上，而忽略了制備過程復雜、試劑昂貴和材料運輸成本等問題。此外，從吸收劑中回收石油主要通過擠壓和蒸餾，(Energy Environ.Sci.2012,5,7908-7912；Adv.Funct.Mater.2012,22,4421-4425；Angew.Chem.Int.Ed.2012,51,5101-5105)這在大面積溢油事故中費時費力，難以連續分離，嚴重制約了它們的實際應用和商業應用。因此，開發具有低密度、低吸水率、高重復利用率等關鍵性能的粗糙疏水表面材料仍然是一個迫切的需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種超疏水三維海綿的快速制備方法及其在油水分離中的應用。

具體的，本發明的一種可用于高效油水分離的超疏水海綿的制備方法，其是將有機配體溶液加入到金屬鹽溶液中反應，產物離心分離后分散到PDMS稀釋液中，形成分散浸液；將海綿浸于浸液中，完全浸潤后，取出烘干。

上述所述的制備方法中，優選的，所述有機配體溶液為1-甲基咪唑、2-甲基咪唑或苯并咪唑的溶液，所用溶劑為水、甲醇或氨水；有機配體溶液的濃度為0.1mol/L～4.0mol/L；

上述所述的制備方法中，優選的，所述金屬鹽溶液為鈷或鋅的鹽溶液，所用溶劑為去離子水或甲醇；金屬鹽溶液的濃度為0.04mol/L～3.5mol/L；所述金屬鹽可以選自硝酸鋅、硝酸鈷及其水合物等等。

上述所述的制備方法中，優選的，所述有機配體與金屬鹽的摩爾比為1～10：1，更優選1～6：1。所述有機配體更優選苯并咪唑，所述金屬鹽更優選硝酸鋅或者其水合物。

上述所述的制備方法中，優選的，所述PDMS稀釋液為將PDMS溶解到正己烷和甲醇的混合液中，振蕩獲得；所述正己烷與甲醇的體積比為0.5：1～10：1；所得PDMS稀釋液的體積百分濃度為5‰～3％之間。其中，PDMS可以采用市售常用的，比如可以采用道康寧184產品，其包含基本組分(A液)和固化劑(B液)，將固化劑(B液)與基本組分(A液)按照體積比1：10混合攪拌即可得到固化的PDMS。

具體的，所述PDMS稀釋液的制備方法可以為：將固化劑(道康寧184-B液)與基本組分(道康寧184-A液)按照體積比1：10混合攪拌，然后再溶解到一定體積比的正己烷和甲醇的混合液中振蕩獲得；所述正己烷與甲醇的體積比為0.5：1～10：1之間；所得PDMS稀釋液的體積百分濃度為5‰～3％之間。

更具體的，本發明的一種可用于高效油水分離的超疏水海綿的制備方法，可采用如下步驟：