本發(fā)明屬于油水分離材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁性三聚氰胺吸油海綿的制備方法及制得的吸油海綿。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，由于油田泄漏、油船漏油、輸油管路破裂等一系列事故及合油廢水的排放造成了河流、海洋的嚴(yán)重污染問(wèn)題，帶來(lái)了不可估量的生態(tài)災(zāi)難和經(jīng)濟(jì)損失，例如美國(guó)墨西哥灣和我國(guó)渤海灣漏油事件。這些被油污染的水源對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了極大破壞，如何快速高效廉價(jià)的進(jìn)行油水分離已引起各國(guó)政府和公眾的廣泛關(guān)注，傳統(tǒng)的油水分離技術(shù)主要包括重力分離法、過(guò)濾法、離心分離法、浮選分離等方法；采用的手段主要為使用吸油隔柵，大型油水分離器以及真空吸污車，然而這些技術(shù)因?yàn)樾枰占晃廴竞ＫM(fèi)時(shí)費(fèi)工，收效甚微。超親油超疏水三維立體材料，無(wú)需收集被污染海水便可以高效的實(shí)現(xiàn)油水分離，因此開(kāi)發(fā)智能型油水分離材料，能夠?yàn)樯鷳B(tài)環(huán)境快速搭建應(yīng)急屏障，將類似災(zāi)難帶來(lái)的生態(tài)影響降到最小，而超疏水親油海綿則是有效的油污清理材料之一。海綿本身具有高開(kāi)孔率及大的比表面積，能夠儲(chǔ)存大量油品，其兩親性限制了廣泛使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明的主要目的在于提供一種磁性三聚氰胺吸油海綿的制備方法及制得的吸油海綿，制得的吸油海綿能在惡劣環(huán)境中快速處理水面油污，具有高吸油性同時(shí)在疏水方面效果顯著。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種磁性三聚氰胺吸油海綿的制備方法，所述方法包括：

(1)提供一混合溶液，所述混合溶液包含氯化亞鐵與三氯化鐵的水溶液；所述氯化亞鐵與三氯化鐵的摩爾比為1∶2；

(2)將三聚氰胺海綿浸沒(méi)在所述混合溶液中；

(3)將步驟(2)處理后的三聚氰胺海綿取出、瀝干，將堿性溶液滴到三聚氰胺海綿上后，所述三聚氰胺海綿置于干燥裝置中反應(yīng)，得到附有磁性粒子的三聚氰胺海綿；

(4)將所述附有磁性粒子的三聚氰胺海綿浸沒(méi)在乙醇中，加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌反應(yīng)，真空干燥，得到磁性三聚氰胺吸油海綿。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述步驟(1)中，所述混合溶液中鐵離子濃度為0.1-2mol/l。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述步驟(2)中，所述三聚氰胺海綿浸沒(méi)在所述混合溶液中的時(shí)間為10min-30min。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述步驟(3)中，所述堿性溶液選自氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺及三(2-氨乙基)胺。所述堿性溶液的濃度為1％-27％。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述步驟(3)中，所述干燥裝置中反應(yīng)的溫度為40-60℃，所述干燥裝置中反應(yīng)的時(shí)間為5-24h。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述步驟(4)中，所述硅烷偶聯(lián)劑合有三個(gè)甲氧基或乙氧基及烴類基團(tuán)

作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述步驟(4)中，所述硅烷偶聯(lián)劑選自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、甲基三乙氧基硅烷及正辛基三乙氧基硅烷。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述步驟(4)中，所述硅烷偶聯(lián)劑用量占反應(yīng)溶液體積分?jǐn)?shù)的0.4％-20％。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述步驟(4)中，所述反應(yīng)的時(shí)間為4-24h。

本發(fā)明的另一目的在于提供由上述方法制備的磁性三聚氰胺吸油海綿。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制備方法直接在三聚氰胺海綿表面反應(yīng)產(chǎn)生四氧化三鐵磁性粒子然后經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性，獲得磁性疏水海綿。所述吸油海綿的制備工藝簡(jiǎn)單，同時(shí)具有良好的疏水性和磁性，可以在磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)油水混合物的分離，在處理海洋表面溢油以及工業(yè)油水分離領(lǐng)域展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中改性前海綿的掃描電鏡照片；

圖2是經(jīng)本發(fā)明實(shí)施例1方法改性后海綿的掃描電鏡照片；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2中改性前海綿的水接觸角示意圖；

圖4是經(jīng)本發(fā)明實(shí)施例2方法改性后海綿的水接觸角示意圖；

圖5是經(jīng)本發(fā)明實(shí)施例3方法改性后海綿對(duì)正己烷的重復(fù)吸收測(cè)試示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明通過(guò)提供一種磁性三聚氰胺吸油海綿的制備方法及制得的吸油海綿，對(duì)現(xiàn)有的海綿進(jìn)行改性，制得了能在惡劣環(huán)境中快速處理水面油污，具有高吸油性同時(shí)在疏水方面效果顯著，并且使用起來(lái)更方便的油水分離海綿材料。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例的主要思路是：

本發(fā)明實(shí)施例磁性三聚氰胺吸油海綿的制備方法，所述方法包括：

(1)提供一混合溶液，所述混合溶液包含氯化亞鐵與三氯化鐵的水溶液；所述氯化亞鐵與三氯化鐵的摩爾比為1∶2；

(2)將三聚氰胺海綿浸沒(méi)在所述混合溶液中；

(3)將步驟(2)處理后的海綿取出、瀝干，將堿性溶液滴到海綿上后，將海綿置于干燥裝置中反應(yīng)，得到附有磁性粒子的三聚氰胺海綿；

(4)將所述附有磁性粒子的三聚氰胺海綿浸沒(méi)在乙醇中，加入硅烷偶聯(lián)劑，在室溫狀態(tài)下(10-35℃)攪拌反應(yīng)，真空干燥，得到磁性三聚氰胺吸油海綿。

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，因此不能直接使用于油水分離場(chǎng)合。三聚氰胺海綿是一種吸附能力很強(qiáng)的海綿材料，內(nèi)部孔隙度高，但同樣也不具備油水選擇性。

而采用上述本發(fā)明實(shí)施例方法改性得到的三聚氰胺海綿，顏色為黑褐色，吸油性較好，同時(shí)，具有較好的疏水性及持續(xù)吸油能力，能夠降低浮油清理與回收的難度和成本，進(jìn)而提高海洋溢油清理效率；另外，通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例制備方法改性的海綿可通過(guò)外界磁場(chǎng)作用，在油水混合物表面移動(dòng)并吸收油品，然后與水面進(jìn)行磁分離，實(shí)現(xiàn)了磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)分離油水混合物的目的，回收方便，可重復(fù)利用，提高材料使用率。本發(fā)明實(shí)施例制備過(guò)程操作簡(jiǎn)單，制備方法易于推廣，反應(yīng)條件溫和，為實(shí)現(xiàn)油水分離及處理合油污水提供了便捷的方法。

本發(fā)明實(shí)施例方法采取滴加堿液的方法，保證了所有的鐵離子都能保留在海綿體系中，″原位″生成的磁性粒子也能較強(qiáng)地附著在海綿上，且使用的堿液量較少。

為了更加清晰地理解本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。此處所描述的具體例子所涉及的具體數(shù)據(jù)僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1

配制包含氯化亞鐵和三氯化鐵的混合溶液，氯化亞鐵和三氯化鐵的摩爾比為1∶2，混合溶液中鐵離子總濃度為0.1mol/l。將三聚氰胺海綿浸沒(méi)在上述混合溶液中并反應(yīng)30min，取出海綿并干燥后，滴加濃度為1％的氨水溶液到上述海綿表面，將海綿在溫度為60℃干燥箱中反應(yīng)5h，得到帶有磁性粒子的三聚氰胺海綿；將帶有磁性粒子的三聚氰胺海綿浸在乙醇中，加入占反應(yīng)體系溶液體積2％的辛基三甲氧基硅烷，所述反應(yīng)體系包括乙醇與硅烷偶聯(lián)劑，反應(yīng)體系在機(jī)械攪拌下反應(yīng)12h后，真空干燥至海綿恒重，得到磁性吸油疏水海綿。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中改性前海綿的掃描電鏡照片；圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中制備的磁性三聚氰胺吸油海綿的掃描電鏡照片；如圖1所示，利用掃描電子顯微鏡觀察到改性前海綿具有網(wǎng)絡(luò)狀孔隙結(jié)構(gòu)，表面比較光滑，全開(kāi)孔。如圖2所示，觀察到經(jīng)本發(fā)明實(shí)施例1方法改性后海綿表面變的比較粗糙，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。

實(shí)施例2

配制包含氯化亞鐵和三氯化鐵的混合溶液，氯化亞鐵和三氯化鐵的摩爾比為1∶2，混合溶液中鐵離子總濃度為0.5mol/l。將三聚氰胺海綿浸沒(méi)在上述混合溶液中并反應(yīng)30min，取出海綿并干燥后，滴加濃度為1％的氫氧化鈉溶液到上述海綿表面，將海綿在溫度為60℃干燥箱中反應(yīng)12h，得到帶有磁性粒子的三聚氰胺海綿；將帶有磁性粒子的三聚氰胺海綿浸在乙醇中，加入占反應(yīng)體系溶液體積4％的十六烷基三甲氧基硅烷，所述反應(yīng)體系包括乙醇與硅烷偶聯(lián)劑，反應(yīng)體系在機(jī)械攪拌下反應(yīng)12h后，真空干燥至海綿恒重，得到磁性吸油疏水海綿。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2中使用硅烷偶聯(lián)劑改性前海綿的水接觸角；圖4是本發(fā)明實(shí)施例2中使用硅烷偶聯(lián)劑改性后海綿的水接觸角；如圖3和圖4所示，由接觸角測(cè)試儀測(cè)試，使用硅烷偶聯(lián)劑改性前后的海綿的水接觸角分別為114°和145°。

實(shí)施例3

配制包含氯化亞鐵和三氯化鐵的混合溶液，氯化亞鐵和三氯化鐵的摩爾比為1∶2，混合溶液中鐵離子總濃度為2mol/l。將三聚氰胺海綿浸沒(méi)在上述混合溶液中并反應(yīng)10min，取出海綿并干燥后，滴加濃度為10％的氫氧化鉀溶液到上述海綿表面，將海綿在溫度為50℃干燥箱中反應(yīng)12h，得到帶有磁性粒子的三聚氰胺海綿；將帶有磁性粒子的三聚氰胺海綿浸在乙醇中，加入占反應(yīng)體系溶液體積20％的乙烯基三甲氧基硅烷，所述反應(yīng)體系包括乙醇與硅烷偶聯(lián)劑，反應(yīng)體系在機(jī)械攪拌下反應(yīng)24h后，真空干燥至海綿恒重，得到磁性吸油疏水海綿。

將本發(fā)明實(shí)施例3中改性后的海綿利用磁性分離水面試驗(yàn)，改性后的磁性海綿為黑褐色，并能漂浮在水面上，且能被磁鐵驅(qū)動(dòng)在液面進(jìn)行移動(dòng)，同時(shí)吸收液面的油。圖5是本發(fā)明實(shí)施例3中改性后海綿對(duì)正己烷的重復(fù)吸收測(cè)試。如圖5所示，在吸附正己烷時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例改性后的超疏水磁性海綿可以進(jìn)行循環(huán)回收利用。從圖中可知，改性海綿對(duì)正己烷的循環(huán)吸收倍率大體保持不變，在32倍左右波動(dòng)，改性海綿在6次利用過(guò)程中仍然保留了良好的吸油能力。

實(shí)施例4

配制包含氯化亞鐵和三氯化鐵的混合溶液，氯化亞鐵和三氯化鐵的摩爾比為1∶2，混合溶液中鐵離子總濃度為1mol/l。將三聚氰胺海綿浸沒(méi)在上述混合溶液中并反應(yīng)15min，取出海綿并干燥后，滴加濃度為15％的乙二胺溶液到上述海綿表面，將海綿在溫度為50℃干燥箱中反應(yīng)10h，得到帶有磁性粒子的三聚氰胺海綿；將帶有磁性粒子的三聚氰胺海綿浸在乙醇中，加入占反應(yīng)體系溶液體積0.4％的甲基三乙氧基硅烷，所述反應(yīng)體系包括乙醇與硅烷偶聯(lián)劑，反應(yīng)體系在機(jī)械攪拌下反應(yīng)4h后，真空干燥至海綿恒重，得到磁性吸油疏水海綿。

實(shí)施例5

配制包含氯化亞鐵和三氯化鐵的混合溶液，氯化亞鐵和三氯化鐵的摩爾比為1∶2，混合溶液中鐵離子總濃度為0.5mol/l。將三聚氰胺海綿浸沒(méi)在上述混合溶液中并反應(yīng)30min，取出海綿并干燥后，滴加濃度為1％的二乙烯三胺溶液到上述海綿表面，將海綿在溫度為40℃干燥箱中反應(yīng)24h，得到帶有磁性粒子的三聚氰胺海綿；將帶有磁性粒子的三聚氰胺海綿浸在乙醇中，加入占反應(yīng)體系溶液體積1％的苯基三乙氧基硅烷，所述反應(yīng)體系包括乙醇與硅烷偶聯(lián)劑，反應(yīng)體系在15℃機(jī)械攪拌下反應(yīng)12h后，真空干燥至海綿恒重，得到磁性吸油疏水海綿。

實(shí)施例6

配制包含氯化亞鐵和三氯化鐵的混合溶液，氯化亞鐵和三氯化鐵的摩爾比為1∶2，混合溶液中鐵離子總濃度為0.8mol/l。將三聚氰胺海綿浸沒(méi)在上述混合溶液中并反應(yīng)20min，取出海綿并干燥后，滴加濃度為27％的三乙烯四胺溶液到上述海綿表面，將海綿在溫度為60℃干燥箱中反應(yīng)24h，得到帶有磁性粒子的三聚氰胺海綿；將帶有磁性粒子的三聚氰胺海綿浸在乙醇中，加入占反應(yīng)體系溶液體積10％的正辛基三乙氧基硅烷，所述反應(yīng)體系包括乙醇與硅烷偶聯(lián)劑，反應(yīng)體系在20℃機(jī)械攪拌下反應(yīng)15h后，真空干燥至海綿恒重，得到磁性吸油疏水海綿。

實(shí)施例7

配制包含氯化亞鐵和三氯化鐵的混合溶液，氯化亞鐵和三氯化鐵的摩爾比為1∶2，混合溶液中鐵離子總濃度為1.2mol/l。將三聚氰胺海綿浸沒(méi)在上述混合溶液中并反應(yīng)30min，取出海綿并干燥后，滴加濃度為27％的四乙烯五胺溶液到上述海綿表面，將海綿在溫度為60℃干燥箱中反應(yīng)5h，得到帶有磁性粒子的三聚氰胺海綿；將帶有磁性粒子的三聚氰胺海綿浸在乙醇中，加入占反應(yīng)體系溶液體積2％的辛基三甲氧基硅烷，所述反應(yīng)體系包括乙醇與硅烷偶聯(lián)劑，反應(yīng)體系在35℃機(jī)械攪拌下反應(yīng)24h后，真空干燥至海綿恒重，得到磁性吸油疏水海綿。

實(shí)施例8

配制包含氯化亞鐵和三氯化鐵的混合溶液，氯化亞鐵和三氯化鐵的摩爾比為1∶2，混合溶液中鐵離子總濃度為1.5mol/l。將三聚氰胺海綿浸沒(méi)在上述混合溶液中并反應(yīng)10min，取出海綿并干燥后，滴加濃度為10％的三(2-氨乙基)胺溶液到上述海綿表面，將海綿在溫度為50℃干燥箱中反應(yīng)24h，得到帶有磁性粒子的三聚氰胺海綿；將帶有磁性粒子的三聚氰胺海綿浸在乙醇中，加入占反應(yīng)體系溶液體積20％的乙烯基三甲氧基硅烷，所述反應(yīng)體系包括乙醇與硅烷偶聯(lián)劑，反應(yīng)體系在10℃機(jī)械攪拌下反應(yīng)12h后，真空干燥至海綿恒重，得到磁性吸油疏水海綿。

上述本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案，至少具有如下的技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明制備方法直接在三聚氰胺海綿表面反應(yīng)產(chǎn)生四氧化三鐵磁性粒子然后經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性，獲得磁性疏水海綿。所述吸油海綿的制備工藝簡(jiǎn)單，同時(shí)具有良好的疏水性和磁性，可以在磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)油水混合物的分離，在處理海洋表面溢油以及工業(yè)油水分離領(lǐng)域展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。