專利名稱：一種吸油材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)化工、功能材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種吸油材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近些年，海洋石油泄漏事故的頻繁發(fā)生及工業(yè)含油污水的大量排放，使得油水分離問題再次成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。含油污水來源較廣，如石油泄漏、陸上開采石油礦石、食品、紡織、機(jī)械加工等很多產(chǎn)業(yè)都向環(huán)境中排放大量的含油污水，無論是工業(yè)含油污水還是生活含油污水的任意排放都對(duì)生產(chǎn)生活環(huán)境造成很大的污染，由此造成的環(huán)境問題已不容忽視。含油污水的處理有許多方法，傳統(tǒng)處理油水分離的方法有重力式分離、離心式分離、吸附分離、電分離等，但這些傳統(tǒng)方法都存在弊端，不能很好的解決水體污染及水中油污問題。為解決這一問題，新的材料和方法被不斷地研究和開發(fā)出來，如今，吸油材料的應(yīng)用逐漸成為清理水面浮油、實(shí)現(xiàn)油水分離的主要方法。 近幾十年來，吸油材料的研究與應(yīng)用發(fā)展迅速，用途也十分廣泛。傳統(tǒng)的吸油材料，如海綿、粘土等多孔物質(zhì)被廣泛應(yīng)用，雖然這些材料具有較好的吸油效果，但是由于材料本身的結(jié)構(gòu)性質(zhì)使得傳統(tǒng)吸油材料具有吸油量不大、油水選擇性不高的缺點(diǎn)，常常吸油的同時(shí)也吸水，且使用壽命短。以人工合成的高分子聚合物作為新的吸油材料正被廣泛應(yīng)用，如聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯等，這類高分子吸油材料具有吸油量大，吸油效果好的優(yōu)點(diǎn)，然而這類材料大多是有毒有害的石油化工材料，吸油后不易降解，處理廢棄物的綜合成本較高，重復(fù)使用性差，帶來環(huán)境二次污染等問題。因此，對(duì)環(huán)境友好型吸油材料的開發(fā)和研究變得尤為重要。為解決以上問題，目前已研究開發(fā)出可循環(huán)利用的吸油材料，如CN1978511A、CN1884322A中分別介紹了兩種吸油材料，都可多次使用，提高了材料的利用價(jià)值。除了加大循環(huán)回收利用外，開發(fā)可生物降解的吸油材料也是一條十分有效的途徑。利用生物可降 解材料本身的吸油性質(zhì)，制備成吸油材料的研究已有報(bào)道，如CN1313348A中，研究開發(fā)出以聚羥基丁酸戊酸酯(PHBV)為主要原料制備可生物降解的吸油材料，并具有良好的吸油效果。但該材料主要利用了 PHBV本征的親油疏水性，沒有提高對(duì)油水的選擇性，在材料的浸潤(rùn)性上沒有做改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種制備吸油材料的方法。本發(fā)明提供的方法，包括如下步驟I)將聚乳酸溶于可溶解所述聚乳酸的有機(jī)溶劑中，得到聚乳酸溶液；2)將所述聚乳酸溶液進(jìn)行相分離，即得到吸油材料。上述方法中，步驟I)中，所述可溶解所述聚乳酸的有機(jī)溶劑為1，4-二氧六環(huán)、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和甲苯中的至少一種；所述聚乳酸的分子量為50000-100000 ;所述聚乳酸的分子量具體為69000 ；
步驟2)中，所述相分離為將所述聚乳酸溶液與不溶解所述聚乳酸的溶劑A混合，收集固相即為所述吸油材料，所述溶劑A具體為無水乙醇。上述方法中，步驟I)中，所述聚乳酸在所述聚乳酸溶液中的終濃度為O. 02-0. 2g/mL ；步驟2)中，所述混合的時(shí)間為10-60min，所述混合的時(shí)間具體為30min。上述方法中，所述吸油材料具有如下I) -4)中一種、兩種、三種或四種特征I)所述吸油材料具有微米和納米 復(fù)合的多孔結(jié)構(gòu)；2)在空氣中所述吸油材料對(duì)水的接觸角大于150° ；3)在空氣中所述吸油材料對(duì)油的接觸角為0° ；4)所述吸油材料的形狀為球狀、塊狀或片狀。上述方法中，所述孔的大小為50nm_7um ;在空氣中所述吸油材料對(duì)水的接觸角為150° -160°。 由上述的方法制備得到的吸油材料也是本發(fā)明保護(hù)的范圍。上述吸油材料具有如下I) -4)中一種、兩種、三種或四種特征I)所述吸油材料具有微米和納米復(fù)合的多孔結(jié)構(gòu)；2)在空氣中所述吸油材料對(duì)水的接觸角大于150° ；3)在空氣中所述吸油材料對(duì)油的接觸角為0° ；4)所述吸油材料的形狀為球狀、塊狀或片狀。上述吸油材料中，所述孔的大小為50nm_7um;在空氣中所述吸油材料對(duì)水的接觸角為150° -160°。上述的吸油材料或所述聚乳酸在吸油處理中的應(yīng)用也是本發(fā)明保護(hù)的范圍；所述油具體為正己烷、石油醚、動(dòng)物油、植物油、柴油、汽油或煤油。上述的吸油材料或所述聚乳酸在油水分離、油污水的處理或水體凈化中的應(yīng)用也是本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明的吸油材料具有制備方法簡(jiǎn)單、原料易得、分離效率高等優(yōu)點(diǎn)，適用于含油污水的處理、水體凈化等方面，可大規(guī)模制備；同時(shí)對(duì)正己烷、石油醚、動(dòng)植物油、柴油、汽油、煤油等均有很好的吸油效果；該吸油材料生物相容性好，無毒無害，且可被微生物完全分解，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，綠色環(huán)保，可重復(fù)利用，穩(wěn)定性好。


圖I為吸油球的表面形貌掃描電鏡照片圖2為吸油球?qū)λw表面油污吸附的照片圖3為在空氣中測(cè)量水滴(2微升)在制備的吸油球表面的形狀照片圖4為在空氣中測(cè)量油滴(2微升)在制備的吸油球表面的形狀照片圖5為吸油片的表面形貌掃描電鏡照片圖6為在空氣中測(cè)量水滴(2微升)在制備的吸油片表面的形狀照片圖7為在空氣中測(cè)量油滴(2微升)在制備的吸油片表面的形狀照片
具體實(shí)施方式
下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。下述實(shí)施例中當(dāng)接觸角大于65°，就代表具有疏水性，當(dāng)大于150°，表示具有超疏水性；接觸角小于45度，表示親水性，當(dāng)小于5°，就代表超親水。超疏水和超親水都是特殊浸潤(rùn)性的一種。實(shí)施例I、吸油球的制備及其功能鑒定I、吸油球的制備將PLA (聚乳酸，深圳光華偉業(yè)實(shí)業(yè)有限公司，分子量=69000，左旋聚乳酸)溶解在1，4- 二氧六環(huán)溶劑中，配制成濃度為O. lg/mL的PLA溶液，將PLA溶 液澆注入相應(yīng)球狀模具中，并浸入無水乙醇中進(jìn)行相分離30min，去除了 1，4- 二氧六環(huán)溶劑且同時(shí)PLA析出成固體，收集固相即為吸油材料，再將其進(jìn)行簡(jiǎn)單加工(干燥)得到吸油球。2、吸油材料的功能鑒定將上述I得到的吸油球電鏡掃描，放大410倍觀察表面形貌，結(jié)果如圖I所示，可以看出，該吸油球具有微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，孔徑為50nm-7um ;最大的孔的孔徑可達(dá)7um,最小的孔徑僅為50nm。將上述I得到的吸油球投放在含有植物油的水面(染為紅色)上進(jìn)行油污的吸附，結(jié)果如圖2所示，可以看到該吸油球能完全吸收水表面的浮油(染為紅色)，具有很好的吸收效果。在空氣中，將2微升水滴滴在上述I得到的吸油球，利用接觸角測(cè)量?jī)x檢測(cè)，結(jié)果如圖3所示，可以看出，在空氣中，對(duì)水的接觸角為151.4°。在空氣中，將2微升正己烷滴滴在上述I得到的吸油球，利用接觸角測(cè)量?jī)x檢測(cè)，結(jié)果如圖4所示，可以看出，在空氣中，對(duì)油的接觸角為0°。實(shí)施例2、吸油片的制備及其功能鑒定I、吸油片的制備將分子量為69000的PLA (聚乳酸，深圳光華偉業(yè)實(shí)業(yè)有限公司，左旋聚乳酸)溶解在1，4- 二氧六環(huán)溶劑中，配制成濃度為O. lg/mL的PLA溶液，將PLA溶液均勻鋪展在玻璃基底上，浸入無水乙醇中進(jìn)行相分離30min，去除了 1，4-二氧六環(huán)溶劑且同時(shí)PLA析出成固體，收集固相即為吸油材料，形狀為片狀，再將片狀吸油材料放入40°C，烘箱內(nèi)干燥，得到吸油片。2、吸油片的功能鑒定將上述I得到的吸油片電鏡掃描，將其放大14000倍觀察表面形貌，結(jié)果如圖5所示，可以看出，具有微納復(fù)合的多孔結(jié)構(gòu)，孔徑大小分布為孔徑為50nm-7um，最大的孔的孔徑可達(dá)7um,最小的孔徑僅為50nm。在空氣中，將2微升水滴滴在上述I得到的吸油片，利用接觸角測(cè)量?jī)x檢測(cè)，結(jié)果如圖6所示，可以看出，在空氣中，對(duì)水的接觸角為151.6°。在空氣中，將2微升正己烷滴滴在上述I得到的吸油片，利用接觸角測(cè)量?jī)x檢測(cè)，結(jié)果如圖7所示，可以看出，在空氣中，對(duì)油的接觸角為0°。將上述I得到的吸油片放在含有植物油的水面上進(jìn)行油污的吸附，結(jié)果可以看到吸油片與吸油球一樣對(duì)水體表面的浮油有較好的吸油效果。
因此，說明上述制備的吸油球和吸油片具有超疏水超親油的特殊浸潤(rùn)性 。
權(quán)利要求
1.一種制備吸油材料的方法，包括如下步驟 1)將聚乳酸溶于可溶解所述聚乳酸的有機(jī)溶劑中，得到聚乳酸溶液； 2)將所述聚乳酸溶液進(jìn)行相分離，即得到吸油材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于 步驟I)中，所述可溶解所述聚乳酸的有機(jī)溶劑為1，4-二氧六環(huán)、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和甲苯中的至少一種； 所述聚乳酸的分子量為50000-100000 ;所述聚乳酸的分子量具體為69000 ； 步驟2)中，所述相分離為將所述聚乳酸溶液與不溶解所述聚乳酸的溶劑A混合，收集固相即為所述吸油材料，所述溶劑A具體為無水乙醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于 步驟I)中，所述聚乳酸在所述聚乳酸溶液中的終濃度為0. 02-0. 2g/mL ； 步驟2)中，所述混合的時(shí)間為10-60min，所述混合的時(shí)間具體為30min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于 所述吸油材料具有如下I) -4)中一種、兩種、三種或四種特征 1)所述吸油材料具有微米和納米復(fù)合的多孔結(jié)構(gòu)； 2)在空氣中所述吸油材料對(duì)水的接觸角大于150°； 3)在空氣中所述吸油材料對(duì)油的接觸角為0°； 4)所述吸油材料的形狀為球狀、塊狀或片狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的方法,其特征在于 所述孔的大小為50nm-7um ； 在空氣中所述吸油材料對(duì)水的接觸角為150° -160°。
6.由權(quán)利要求1-5中任一所述的方法制備得到的吸油材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的吸油材料，其特征在于 所述吸油材料具有如下I)-4)中一種、兩種、三種或四種特征 1)所述吸油材料具有微米和納米復(fù)合的多孔結(jié)構(gòu)； 2)在空氣中所述吸油材料對(duì)水的接觸角大于150°； 3)在空氣中所述吸油材料對(duì)油的接觸角為0°； 4)所述吸油材料的形狀為球狀、塊狀或片狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的吸油材料，其特征在于 所述孔的大小為50nm-7um ； 在空氣中所述吸油材料對(duì)水的接觸角為150° -160°。
9.權(quán)利要求6-8中任一所述的吸油材料或所述聚乳酸在吸油處理中的應(yīng)用；所述油具體為正己烷、石油醚、動(dòng)物油、植物油、柴油、汽油或煤油。
10.權(quán)利要求6-8中任一所述的吸油材料或所述聚乳酸在油水分離、油污水的處理或水體凈化中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種吸油材料及其制備方法。本發(fā)明提供了一種制備吸油材料的方法，包括如下步驟1)將聚乳酸溶于可溶解所述聚乳酸的有機(jī)溶劑中，得到聚乳酸溶液；2)將所述聚乳酸溶液進(jìn)行相分離，即得到吸油材料。本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，無需其他化學(xué)添加劑，合成材料來源廣泛，制得的吸油材料具有良好的吸油效果，材料本身可生物降解，因此很好的解決了吸油材料使用后焚燒、掩埋等處理造成的二次污染問題，可用于含油污水的處理，水面浮油清理，水體凈化等方面，無毒無害，適用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)C02F1/40GK102702563SQ20121015270
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者馮琳, 劉娜, 盧飛, 危巖, 孫中雪, 張?jiān)婂? 薛眾鑫, 陳雨寧, 高常銳 申請(qǐng)人:清華大學(xué)