一種可重復(fù)使用吸油海綿的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于吸油材料和環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可以重復(fù)使用的疏水親油型三聚氰胺海綿的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外頻繁出現(xiàn)的原油、有機(jī)化學(xué)品泄露，給環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)了嚴(yán)重危害，快速消除及回收泄露于環(huán)境中的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)，避免更大規(guī)模的污染是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。
[0003]目前各種各樣的措施已經(jīng)被用于溢油處理中，主要有以下幾種方法:(1)通過(guò)石油烴類(lèi)降解菌對(duì)海洋溢油和油漬進(jìn)行降解；(2)原位燃燒；(3)投加化學(xué)處理劑，如分散劑、集油劑、凝油劑等；(4)物理方法，使用圍油欄把海洋表面的油污圍起來(lái)，然后再通過(guò)吸油材料將溢油收集起來(lái)。在這些現(xiàn)有技術(shù)中，使用吸油材料從水中去除油類(lèi)物質(zhì)被認(rèn)為是在油污處理中最有效的對(duì)策，它具有高效、經(jīng)濟(jì)、油品易回收等特點(diǎn)。如今廣泛使用的吸油材料包括沸石、活性炭、有機(jī)黏土、稻草、羊毛、海綿和纖維。
[0004]海綿具有豐富的三維孔隙，能夠儲(chǔ)存大量的油，但海綿一般沒(méi)有油水選擇性，因此不能直接使用。通過(guò)一定的材料改性，可以讓海綿在保持較高吸油倍率的同時(shí)，具有油水選擇性，即只吸油不吸水。
[0005]在已知文獻(xiàn)中，Choi等制備出了基于糖模板的聚二甲基硅氧烷修飾海綿，對(duì)水中的油具有很好的選擇性(A Polydimethyl si loxane Sponge for the SelectiveAbsorpt1n of Oil from Water.Appl Mater Interfaces,2011，3(12):4552-4556)。Hu等以聚多巴胺為基底制備了具有光反應(yīng)性能的疏水材料表面(PhotoresponsiveSuperhydrophobic Surfaces from One—Pot Solut1n Spin Coating Mediated byPolydopamine.RSC Adv，2014，4(48):24973-24977) 0 Liu 等人用十二燒二胺與氧化石墨烯反應(yīng)，再將十二烷二胺改性后的氧化石墨烯附著在聚氨酯海綿上，得到的疏水海綿水接角蟲(chóng)角高達(dá) 159° (Superhydrophobic polyurethane foam modified by graphene oxide.Wiley Per1dicals, Inc.J.Appl.polym.SC1.130:3530-3536，2013)。
[0006]總體來(lái)看，已報(bào)道的吸油材料制備方法一般操作比較復(fù)雜，成本較高。目前對(duì)吸油海綿或吸油泡沫的研究主要集中于聚氨酯材料，而用三聚氰胺海綿作為基體制備吸油材料的報(bào)道較少。三聚氰胺海綿是一種吸附能力很強(qiáng)的海綿材料，但不具備油水選擇性，因此可考慮對(duì)其進(jìn)彳丁改性以提尚未油疏水性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種可重復(fù)使用吸油海綿的制備方法，通過(guò)材料改性提升海綿的親油疏水性能。
[0008]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:一種可重復(fù)使用吸油海綿的制備方法，包括以下步驟:
[0009](1)將三聚氰胺海綿浸沒(méi)于Si02納米顆粒的乙醇溶液中一定時(shí)間，使Si02納米顆粒包覆在三聚氰胺海綿上；
[0010](2)在上述溶液中加入硅烷偶聯(lián)劑，反應(yīng)一段時(shí)間后，將三聚氰胺海綿取出并擠干，置于真空干燥箱干燥至恒重。
[0011]按上述方案，步驟(1)所述的Si02納米顆粒粒徑為10-300nm。
[0012]按上述方案，步驟(1)所述的Si02納米顆粒的乙醇溶液中，S1jft米顆粒質(zhì)量與三聚氰胺海綿質(zhì)量比為0.8-8。
[0013]按上述方案，步驟⑴所述的浸沒(méi)時(shí)間為lh-10h。
[0014]按上述方案，步驟(2)所述的硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、三甲基氧基苯基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷中的一種或幾種。
[0015]按上述方案，步驟(2)所述的硅烷偶聯(lián)劑用量占整個(gè)溶液體積分?jǐn)?shù)的
0.4% -20%。
[0016]按上述方案，步驟(2)所述的反應(yīng)時(shí)間為4h_24h。
[0017]本發(fā)明的反應(yīng)機(jī)理:三聚氰胺海綿為基體，通過(guò)包覆S1jfi米顆粒，在基體表面形成一層粗糙結(jié)構(gòu)，再用硅烷化試劑對(duì)其進(jìn)行改性，形成的聚硅氧烷層具有疏水親油的特性，提高了海綿的油水選擇性，改性后海綿在油水界面吸油而不吸水，可多次重復(fù)使用；同時(shí)利用三聚氰胺海綿疏松多孔的結(jié)構(gòu)，在連接真空栗后可實(shí)現(xiàn)油水界面上的連續(xù)吸油。
[0018]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019](1)選用內(nèi)部孔隙度高的三聚氰胺海綿作為反應(yīng)基體，使改性后的吸油材料具有良好的保油能力及彈性；
[0020](2)改性前無(wú)需對(duì)三聚氰胺海綿進(jìn)行預(yù)處理；
[0021](3)改性后制得的海綿可直接接于栗上回收漏油，而不吸水，使用方便；
[0022](4)制得的海綿連續(xù)吸油性提高，可多次循環(huán)使用，提高了海綿的可重復(fù)利用性；
[0023](5)海綿改性制備過(guò)程操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為實(shí)施例1得到的改性三聚氰胺海綿吸收水下被染為紅色的三氯甲烷過(guò)程圖；
[0025]圖2為三聚氰胺海綿掃描電鏡圖，其中圖2(a)為未改性三聚氰胺海綿掃描電鏡圖，(b)為實(shí)施例3得到的改性三聚氰胺海綿掃描電鏡圖，(c)為實(shí)施例3得到的改性三聚氰胺海綿反復(fù)吸收正己烷12次后掃描電鏡圖；
[0026]圖3為實(shí)施例3得到的改性三聚氰胺海綿對(duì)不同物質(zhì)的吸收倍率圖；
[0027]圖4為實(shí)施例4得到的改性三聚氰胺海綿多次循環(huán)使用對(duì)正己烷的吸收倍率圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，本發(fā)明所使用的材料、試劑等如無(wú)特別說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0029]實(shí)施例1
[0030]在含有40nm Si02顆粒的乙醇溶液中加入三聚氰胺海綿，S1 2顆粒質(zhì)量與三聚氰胺海綿質(zhì)量比為0.8，攪拌處理lh后，滴入溶液體積分?jǐn)?shù)2%的辛基三甲氧基硅烷，攪拌反應(yīng)15h，取出并擠干海綿中的溶液，置于真空干燥箱干燥至恒重。
[0031]從圖1可以看到改性三聚氰胺海綿浸入水中后，表面有類(lèi)似“銀鏡”現(xiàn)象，海綿被水滴包裹但不吸水，但可以吸收水下被蘇丹紅III染為紅色的三氯甲烷。
[0032]實(shí)施例2
[0033]在含有l(wèi)OOnm Si02顆粒的乙醇溶液中加入三聚氰胺海綿，S1 2顆粒質(zhì)量與三聚氰胺海綿質(zhì)量比為5，攪拌處理5h后，滴入溶液體積分?jǐn)?shù)20%的乙烯基三甲氧基硅烷，攪拌反應(yīng)24h，取出并擠干海綿中的溶液，置于真空干燥箱干燥至恒重。
[0034]圖2(a)為未改性三聚氰胺海綿掃描電鏡圖，從圖中可以看到，海綿呈多孔的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使海綿具有一定彈性，而且在網(wǎng)狀孔洞中也可以填充吸附其他物質(zhì)，海綿骨架表面基本光滑；(b)為改性三聚氰胺海綿掃描電鏡圖，從圖中可以看到，海綿仍具有多孔的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，骨架表面有細(xì)小的聚硅氧烷層包覆；(c)為改性三聚氰胺海綿反復(fù)吸收正己烷12次后的掃描電鏡圖，從圖中可以看到，海綿在多次重復(fù)使用后，骨架表面的聚硅氧烷層沒(méi)有被洗掉，表明該改性方法得到的海綿穩(wěn)定性好。
[0035]實(shí)施例3
[0036]在含有50nm Si02顆粒的乙醇溶液中加入三聚氰胺海綿，S1 2顆粒質(zhì)量與三聚氰胺海綿質(zhì)量比為4，攪拌處理6h后，滴入溶液體積分?jǐn)?shù)0.4%的甲基三乙氧基硅烷，攪拌反應(yīng)4h，取出并擠干海綿中的溶液，置于真空干燥箱干燥至恒重。
[0037]從圖3可以看到，改性三聚氰胺海綿對(duì)正己烷、豆油、硅油、柴油、四氯化碳都有較高的吸收倍率。
[0038]實(shí)施例4
[0039]在含有20nm Si02顆粒的乙醇溶液中加入三聚氰胺海綿，S1 2顆粒質(zhì)量與三聚氰胺海綿質(zhì)量比為8，攪拌處理10h后，滴入溶液體積分?jǐn)?shù)4%的十六烷基三甲氧基硅烷，攪拌反應(yīng)15h，取出并擠干海綿中的溶液，置于真空干燥箱干燥至恒重。
[0040]圖4為多次循環(huán)使用改性三聚氰胺海綿吸收正己烷的吸收倍率圖，從圖中可以看至IJ，改性三聚氰胺海綿在循環(huán)使用12次后對(duì)正己烷仍有較高的吸收量。海綿第一次使用和第十二次使用后的水接觸角圖表明:即使重復(fù)使用12次，海綿均呈現(xiàn)較強(qiáng)的疏水性。
[0041]實(shí)施例5
[0042]在含有10nm Si02顆粒的乙醇溶液中加入三聚氰胺海綿，S1 2顆粒質(zhì)量與三聚氰胺海綿質(zhì)量比為6，攪拌處理6h后，滴入溶液體積分?jǐn)?shù)1 %的苯基三乙氧基硅烷，攪拌反應(yīng)12h，取出并擠干海綿中的溶液，置于真空干燥箱干燥至恒重。
[0043]實(shí)施例6
[0044]在含有300nm Si02顆粒的乙醇溶液中加入三聚氰胺海綿，S1 2顆粒質(zhì)量與三聚氰胺海綿質(zhì)量比為3，攪拌處理8h后，滴入溶液體積分?jǐn)?shù)10%的正辛基三乙氧基硅烷，攪拌反應(yīng)15h，取出并擠干海綿中的溶液，置于真空干燥箱干燥至恒重。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可重復(fù)使用吸油海綿的制備方法，包括以下步驟: (1)將三聚氰胺海綿浸沒(méi)于Si02納米顆粒的乙醇溶液中一定時(shí)間，使Si02納米顆粒包覆在三聚氰胺海綿上； (2)在上述溶液中加入硅烷偶聯(lián)劑，反應(yīng)一段時(shí)間后，將三聚氰胺海綿取出并擠干，置于真空干燥箱干燥至恒重。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重復(fù)使用吸油海綿的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的S1jR米顆粒粒徑為10_300nm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重復(fù)使用吸油海綿的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的Si02納米顆粒的乙醇溶液中，Si02納米顆粒質(zhì)量與三聚氰胺海綿質(zhì)量比為0.8-8。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重復(fù)使用吸油海綿的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的浸沒(méi)時(shí)間為lh-10h。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重復(fù)使用吸油海綿的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的娃燒偶聯(lián)劑為乙稀基二甲氧基娃燒、甲基二甲氧基娃燒、丙基二甲氧基娃燒、十八燒基二甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、三甲基氧基苯基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷中的一種或幾種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重復(fù)使用吸油海綿的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的硅烷偶聯(lián)劑用量占整個(gè)溶液體積分?jǐn)?shù)的0.4% -20%。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重復(fù)使用吸油海綿的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的反應(yīng)時(shí)間為4h-24h。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種可重復(fù)使用吸油海綿的制備方法，通過(guò)材料改性提升海綿的親油疏水性能，屬于選擇性吸附材料及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。該方法的實(shí)施步驟為：在含有SiO2納米顆粒的乙醇溶液中浸入三聚氰胺海綿，處理一段時(shí)間后，選擇合適的硅烷偶聯(lián)劑對(duì)海綿進(jìn)行改性。干燥海綿直至恒重，即得到可重復(fù)使用的疏水親油型三聚氰胺海綿。通過(guò)該方法制得的改性海綿材料，具有明顯的疏水親油性，其油水選擇性得到顯著提升。該材料能浮在水面上，并可重復(fù)循環(huán)使用。海綿置于油水界面能只吸油不吸水，在連接真空裝置后能實(shí)現(xiàn)持續(xù)吸油。本發(fā)明原料易得，操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和。
【IPC分類(lèi)】C08J7/12, C08J7/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105399977
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510890499
【發(fā)明人】吳江渝, 高慧敏, 陳玉婷, 楊婉, 童利文, 張勇
【申請(qǐng)人】武漢工程大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年12月4日