一種使用天然鋸末制備可降解吸油材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種使用天然鋸末制備可降解吸油材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著工業(yè)的發(fā)展，工廠含油廢水、廢氣的排放以及油船、油罐泄漏事故增加造成的環(huán)境污染日益嚴重，據(jù)統(tǒng)計，每年經(jīng)由各種途徑進入海洋的石油烴達到600~1000萬噸，排入中國沿海的石油烴每年約10萬噸以上，油污染已經(jīng)對人們的生活和海洋環(huán)境造成了威脅。
[0003]目前，吸油材料主要分為3類:無機礦物質(zhì)材料、有機合成材料和天然生物質(zhì)材料。無機礦物材料如云母，蛭石，珍珠巖碳酸鈣等價廉量廣，但其吸油率低，吸油后回收再利用率也低，不利于廣泛使用；有機合成材料如聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯酸樹脂等雖然吸油率高，但由于有機合成材料降解困難，會造成對環(huán)境的二次污染；天然生物質(zhì)材料如秸桿、鋸末、甘蔗渣、泥炭等不僅分布廣泛，本身具有很好的吸油性，而且吸油后易于回收處理，可降解，環(huán)境友好。用天然生物材料制備高吸油材料在含油廢水處理中已經(jīng)得到應(yīng)用。中國專利“一種改性農(nóng)業(yè)秸桿制備的水體溢油吸附劑及其制法和應(yīng)用”(申請?zhí)?01210271903.4公布日2013年01月16日)采用農(nóng)業(yè)秸桿，經(jīng)堿液預(yù)處理后，用纖維素酶對秸桿改性，在經(jīng)過滅霉、過濾、洗滌、干燥后得到水體溢油吸附劑，該吸附劑對溢油的吸附量為16.5g/g。華南理工大學(xué)的孫潤倉、孫曉峰以農(nóng)業(yè)秸桿為原料，在100~135°C下對其進行乙?；男裕@得一種高效吸油材料。通過進一步優(yōu)化工藝條件，他們再加入催化劑的條件下將乙?；磻?yīng)溫度降低到了 50~80°C。陳淵等人[陳淵，羅志輝，韋慶敏，楊家添，謝秋季，茆岳雷]公開了一種木肩制備高吸油材料的方法，以速生桉木肩為原料，采用攪拌磨對木肩纖維進行活化處理后，用甲基苯磺酸作催化劑，通過乙?；に嚝@得木肩高吸油材料。
[0004]馬尾松分布極廣，北自河南及山東南部，南至兩廣、湖南(慈利縣)、臺灣，東自沿海，西至四川中部及貴州，遍布于華中華南各地。一般在長江下游海拔600~700m以下，中游約1200m以上，上游約1500m以下均有分布，是中國南部主要材用樹種。馬尾松樹脂道大而多，橫切面有明顯油脂圈，本身就具有很好的吸油能力，但由于其纖維含量也很高，纖維素上的羥基具有親水性，所以馬尾松鋸末吸油能力也很好，通過對鋸末纖維素上羥基的改性，使其親油性增加，親水性降低，成為高效吸油劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種使用天然鋸末制備可降解吸油材料的方法，以解決水體溢油污染問題。
[0006]為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案:一種使用天然鋸末制備可降解吸油材料的方法，是采用脂肪酸在濃硫酸催化作用下改性天然生物鋸末；其特征在于包括以下步驟: (1)將鋸末洗滌、烘干后過30目篩，用濃堿對鋸末進行浸泡預(yù)處理，浸泡時間為18-24h，調(diào)節(jié)pH至中性后過濾、洗滌、干燥(烘干)，得到預(yù)處理后的鋸末；
(2)將脂肪酸、加有濃硫酸的正己烷，加入到步驟(I)得到的預(yù)處理后的鋸末中，使脂肪酸與鋸末質(zhì)量比為1:2.5~5，加有濃硫酸的正己烷的用量為淹沒鋸末(鋸末與加有濃硫酸的正己烷體積比為1:3~5)，濃硫酸用量為脂肪酸質(zhì)量的5%-10%，在60~70°C下反應(yīng)6_12h ；
(3)冷卻，過濾，先后用丙酮、蒸餾水多次洗滌(多次為各2-3次洗滌)，烘干后即得到可降解吸油材料。
[0007]步驟(I)所述鋸末是馬尾松鋸肩經(jīng)粉碎機粉碎后得到。
[0008]步驟(I)所述濃堿優(yōu)選濃度為2-3mol/L的NaOH溶液；浸泡時間為24h。
[0009]步驟(I)所述用來調(diào)節(jié)pH值的是lmol/L的鹽酸溶液。
[0010]步驟(I)所述過濾方式優(yōu)選抽濾，洗滌液為蒸餾水；干燥溫度優(yōu)選80°C，時間為24h0
[0011]步驟(2 )所述濃硫酸優(yōu)選質(zhì)量分數(shù)為98%的濃硫酸。
[0012]步驟(2)所述脂肪酸為油酸、硬脂酸或正癸酸，脂肪酸優(yōu)選油酸。
[0013]步驟(2)所述脂肪酸與鋸末的質(zhì)量比優(yōu)選1:2.5，反應(yīng)溫度優(yōu)選67V，反應(yīng)時間優(yōu)選8-10h。
[0014]鋸末的主要成分為纖維素、半纖維素以及木質(zhì)素，木質(zhì)素具有一定的親油性，而纖維素由于其本身帶有許多羥基，具有一定的親水性；鋸末經(jīng)過濃堿預(yù)處理去除表面的一層膠質(zhì)后，呈現(xiàn)出多孔結(jié)構(gòu)，具有良好的吸附作用，再通過改性將鋸末纖維素上的親水羥基轉(zhuǎn)換為其他親油基團，這樣改性的鋸末便成為一種良好的吸油材料。本發(fā)明以馬尾松鋸末為原料(使用的樹木種類是馬尾松，馬尾松在中國具有廣泛的分布，價廉易得)，采用濃堿對鋸末進行預(yù)處理后，以濃硫酸為催化劑，用脂肪酸對鋸末進行改性以獲得吸油材料。經(jīng)測定，改性后的鋸末對多種油品具有較好的吸附性，且具有吸油效率高、速率快、保油率高、可重復(fù)使用和環(huán)境友好等特點。
[0015]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
(I)本發(fā)明采用天然生物鋸末為改性原料，來源廣泛，成本低廉。
[0016](2)本發(fā)明制備工藝簡單，反應(yīng)溫和，便于操作。
[0017](3)本發(fā)明制備的水體溢油吸附劑，吸油后可通過擠壓回收部分油品，還能直接用作燃料，材料易于降解，不會對環(huán)境造成二次污染。
[0018](4)本發(fā)明可廣泛用于海水污染處理，河流及工業(yè)含油污水處理。
【具體實施方式】
[0019]實施例1:
一種使用天然鋸末制備可降解吸油材料的方法，包括以下步驟:
(1)將馬尾松鋸肩洗凈，干燥至恒重，粉碎后過30目篩網(wǎng)，得馬尾松鋸末；
在室溫下用2mol/L的NaOH溶液浸泡鋸末，浸泡時間為24h，然后用lmol/L的鹽酸溶液調(diào)節(jié)PH至中性，過濾后用蒸餾水洗凈，烘干至恒重，得到預(yù)處理后的鋸末；
(2)將經(jīng)過預(yù)處理后的鋸末置于反應(yīng)器中，按照質(zhì)量比脂肪酸(采用油酸):鋸末為1:2.5向反應(yīng)器中加入油酸，再加入滴有濃硫酸的正己烷，加入滴有濃硫酸的正己烷的量為使其淹沒鋸末，濃硫酸(質(zhì)量分數(shù)為98%的濃硫酸，以下相同)用量為脂肪酸質(zhì)量的8%，混合物在溫度為67 °C下反應(yīng)8h ;
(3)反應(yīng)完成后冷卻，過濾，先后用丙酮、蒸餾水洗滌(各洗滌2次)，烘干至恒重即得可降解吸油材料(或稱水體溢油吸附劑，或稱改吸油劑)。可降解吸油材料對溢油吸附量為
12.5g/g，說明吸附性好。
[0020]實施例2
一種使用天然鋸末制備可降解吸油材料的方法，包括以下步驟:
(1)將馬尾松鋸肩洗凈，干燥至恒重，粉碎后過30目篩網(wǎng)，得馬尾松鋸末；