[發明專利]基于改性三聚氰胺海綿的光熱吸附重油材料及制備和應用

在審

• 申請號: 202210835808.6
• 申請日: 2022-07-15
• 公開（公告）號: CN115193409A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 劉會娥;林子媚;陳爽;婁國生;楊帆;郭啟麟;范明侃
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/20;B01J20/28;B01J20/34;C02F1/28;C02F1/40
• 代理公司: 山東康裕律師事務所 37311
• 代理人: 傅培

本發明提供了一種石墨烯改性的三聚氰胺海綿作為重油吸附材料。所述材料的制備方法包括以下步驟：將適量氧化石墨超聲分散在水中，配制得到氧化石墨烯分散液。將三聚氰胺海綿清洗至干凈，在50~70℃的條件下干燥4~6h。將前述清洗過的三聚氰胺海綿浸入氧化石墨烯分散液中，充分浸漬均勻，在50~70℃的條件下干燥4~6h，然后在惰性氣氛、200~600℃的溫度條件下處理1~60min，得到還原氧化石墨烯基改性三聚氰胺海綿。所述制備方法操作簡單、成本低，而且實現了石墨烯對海綿骨架的有效報包裹，使其具備良好疏水性和光熱性能。將前述改性三聚氰胺海綿在光照條件下用于在油品吸附，不但可以實現快速吸附，還可以重復利用，應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及環境保護及吸附材料領域，尤其是涉及一種利用改性三聚氰胺海綿制備光熱吸附重油材料的方法。

背景技術

隨著工業的快速發展，海洋石油資源不斷被開發利用，在開采、運輸、加工和使用過程中，諸如海洋油田泄漏井噴、輸油管道破裂、油輪失事等事故造成的海上石油泄漏屢屢發生，造成了巨大的經濟損失和生態環境破壞。泄露的石油漂浮在水面上，迅速擴散形成油膜，可通過擴散、蒸發、溶解、乳化、光降解以及生物降解和吸收等進行遷移、轉化，增大了處理泄露石油的難度。傳統的水上溢油處理方法，如化學試劑法和燃燒法，在一定程度上會產生有毒害物質而造成二次污染，并且難以回收石油而造成浪費；圍欄法和機械法因溢油易乳化沉淀使油水分離不徹底，清理效果較差。

與前述方法相比，吸附法具備吸附油品速率相對較高、油水分離效果明顯、選擇性強的優點，有望成為有效解決問題的可行方法之一。傳統的吸油材料包括無機材料、天然有機材料和有機合成材料等，國內外研究工作者對前述吸油材料進行了廣泛的研究，包括稻草、棉花、砂石、沸石等天然吸油材料和碳基氣凝膠、多孔氮化硼納米薄片、有機硅氣凝膠等有機合成吸油材料。然而，由于泄漏的原油通常粘度較高，或因輕組分揮發使其粘度顯著上升，導致其流動性差、擴散系數小，使得其滲透到前述吸附材料孔隙中的速度極為緩慢。綜上可知，現有的天然吸油材料存在吸附容量低、油水分離效果差、吸附速率低的問題，而人工合成吸油材料不但成本高、吸附速率也不高，均不能滿足環境治理的要求；基于此，吸附法尚未廣泛應用于處理實際水上溢油情況。

三聚氰胺海綿是一種以三聚氰胺為原料制備的三維柔性泡沫；作為吸附劑其具備下述優點：(1)內部具有豐富的孔道結構，孔隙率高達95％以上；(2)主鏈結構為六元環，具有結構穩定、不易分解的特點；(3)含氮量高，具備良好的阻燃特性，降低了燃燒風險；(4)制備成本低、孔隙率高、彈性好、易于改性。然而，由于其不具有疏水性，限制了它在油品吸附方向上的應用。石墨烯是一種通過碳原子的sp²雜化方式相互連接而成的新型二維碳納米材料，具有超疏水、光熱性能優異、密度超低和比表面積巨大等特性；將該二維材料組裝成三維材料，可在保留其優異特性同時改善石墨烯片層之間極易團聚問題。研究人員對于石墨烯改性的吸油海綿進行了一定的研究，但往往采用浸漬或者浸涂后水熱還原的方法制備得到，因此往往存在耗時耗能高、石墨烯-海綿之間的結合力差的問題，從而無法實現超疏水和超親油性能。因此，采用簡單、低成本的方法得到石墨烯-海綿結合力強的吸附材料，是現有技術中亟需解決的問題。

發明內容

針對現有技術中改性三聚氰胺海綿用于油品吸附所存在的問題，本發明提供了一種石墨烯改性的三聚氰胺海綿作為重油吸附材料。所述的改性三聚氰胺海綿通過石墨烯對三聚氰胺海綿骨架的有效包裹，實現了材料的綜合導熱性能的顯著提升和重油的快速吸附。同時，所述的改性三聚氰胺海綿具備制備方法簡單、成本低，可以多次重復利用的優勢，具有良好的實際應用前景。

本發明的技術方案：基于改性三聚氰胺海綿的光熱吸附重油材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將適量氧化石墨超聲分散在水中，配制得到氧化石墨烯分散液。其中，所述的氧化石墨烯分散液的質量濃度為0.5～3mg/ml，超聲分散的時間為10～30min。