專利名稱：一種吸附與分離水面溢油的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于超疏水超親油功能材料的裝置，尤其涉及一種吸附與分離水面溢油的裝置。
背景技術(shù)：
石油污染是海洋第一污染源和污染物。隨著全球范圍大規(guī)模海洋石油開發(fā)和石油海運(yùn)的迅速發(fā)展，大量的石油及其制品進(jìn)入海洋，海水質(zhì)量惡化，海洋生態(tài)資源受損。根據(jù)聯(lián)合國國際海事組織統(tǒng)計，進(jìn)入全球海洋的石油及其制品，每年達(dá)到1000-1500萬噸，約占世界石油年產(chǎn)量的5%，其中船舶運(yùn)輸和近海石油生產(chǎn)占46. 7%。突發(fā)性石油污染事故的發(fā)生往往使人們措手不及，防范困難，已成為海洋環(huán)境保護(hù)的重大課題。近年來，隨著超疏水材料相關(guān)理論和技術(shù)的發(fā)展，超疏水材料的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)涉及到了油水分離方面。目前，有關(guān)具有油水分離功能的超疏水材料的研究已有大量文獻(xiàn)報道。首先提出將超疏水表面應(yīng)用在油水分離領(lǐng)域的是中科院江雷研究組，他們在德國應(yīng)用化學(xué)雜志上報道了一種由疏水材料制備的具有納米結(jié)構(gòu)的兼有超疏水與超親油性質(zhì)的網(wǎng)膜用于油水分離[Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43，2012-2014]。受此啟發(fā)，研究者將超疏水表面應(yīng)用在油水分離上，設(shè)計成各種油水分離裝置并對油和水進(jìn)行有效地過濾分離。但是，這些裝置不能用于回收海面溢油，因為采用過濾的方法必須先將油水混合物收集起來，然后從上往下通過油水分離裝置才能實現(xiàn)，顯然，這對數(shù)量巨大的海水表面溢油的分離是無法實現(xiàn)的。也由一些研究者發(fā)現(xiàn)使用超疏水多孔材料可以對油水混合物中的油進(jìn)行選擇性吸附，但是吸附后的油卻難以從這些材料中進(jìn)行分離，無法達(dá)到資源利用的目的。因此，急需研究出一種針對水面溢油同時具有吸附和分離功能裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種吸附與分離水面溢油的裝置，它具有可重復(fù)使用，吸附與分離水面溢油效率高，制備工藝簡單的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，一種吸附與分離水面溢油的裝置，其特征在于它由超親油聚氨酯海綿和超疏水超親油金屬絲網(wǎng)折疊成的敞口容器組合而成。所述的超親油聚氨酯海綿是商業(yè)化的聚氨酯軟質(zhì)高回彈沙發(fā)海綿或泡沫，具有開孔結(jié)構(gòu)，由深圳世源海綿制品有限公司提供。所述的超疏水超親油金屬絲網(wǎng)是由100-400目的商用304不銹鋼絲網(wǎng)、紫銅絲網(wǎng)或黃銅絲網(wǎng)經(jīng)低表面能物質(zhì)修飾后得到。所述的超疏水超親油金屬絲網(wǎng)折疊成長方體形狀敞口容器，聚氨酯海綿切割成底部尺寸比敞口容器略小的長方體，將聚氨酯嵌入到敞口容器中即得到具有吸附與分離水面溢油的裝置。所述的低表面能物質(zhì)長鏈烷基硫醇是正十二烷基硫醇、正十六烷基硫醇、正十八烷基硫醇、正十二烷基三乙氧基硅烷、正十八烷基二甲氧基娃燒和正羊基二氣娃燒。本發(fā)明的技術(shù)效果是本發(fā)明的設(shè)備與現(xiàn)有技術(shù)相比不僅工藝簡單，成本低廉，而且對多種水面溢油都具有高效吸附和分離回收功能，并完全排水，還可以反復(fù)使用。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
在圖中，I、超親油聚氨酯填充物2、敞口容器。
具體實施方式
下面實施例以及附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
實施例I如圖I所示，將200目紫銅絲網(wǎng)剪切成5. O cmX5.0 cm尺寸的正方形，然后折疊成3. O cmX3. O cmXl cm的長方體形狀敞口容器2。將紫銅網(wǎng)容器依次用丙酮和I mol/L的鹽酸分別浸泡2分鐘，取出后用氮?dú)獯蹈?；然后浸入正十二硫醇質(zhì)量百分比濃度為O. 5被％的乙醇溶液中進(jìn)行表面修飾；修飾2分鐘后取出紫銅網(wǎng)容器，用氮?dú)獯蹈珊蠹吹玫骄哂谐杷H油性的紫銅網(wǎng)容器。將商業(yè)化產(chǎn)品聚氨酯泡沫切割成2. 8 cmX2.8 cmX1.5 cm的長方體構(gòu)成超親油聚氨酯填充物1，嵌入到超疏水超親油紫銅網(wǎng)容器內(nèi)，即得到具有吸附與分離水面溢油功能的裝置。
將10 mL汽油倒入500 mL濃度為3. 5 wt%的NaCl水溶液中，汽油漂浮在水面模擬海面溢油。將上述裝置放在水面上與溢油接觸，溢油迅速被銅網(wǎng)吸附，達(dá)到飽和吸附量后穿透銅網(wǎng)被聚氨酯泡沫吸附，將聚氨酯泡沫取出，擠壓后可以回收7. 2 mL無水汽油，回收率達(dá)72%,聚氨酯泡沫和銅網(wǎng)可以重復(fù)使用。
實施例2將10 mL汽油倒入500 mL濃度為3. 5 wt%的NaCl水溶液中，汽油漂浮在水面模擬海面溢油。將實施例I中使用過一次的紫銅網(wǎng)容器和聚氨酯海綿重新組合成附圖I中的吸油分油裝置。重復(fù)實施例I中的吸油分油過程，可以回收9. I mL無水汽油，回收率達(dá)91%，聚氨酯海綿和紫銅網(wǎng)可以重復(fù)使用。
實施例3將10 mL汽油倒入500 mL濃度為3. 5 wt%的NaCl水溶液中，汽油漂浮在水面模擬海面溢油。將實施例I重復(fù)20次后的紫銅網(wǎng)容器和聚氨酯泡沫重新組合成附圖I中的吸油分油裝置。重復(fù)實施例I中的吸油分油過程，可以回收8. 9 mL無水汽油，回收率達(dá)89%，聚氨酯泡沫和紫銅網(wǎng)可以重復(fù)使用。
實施例4將200目304不銹鋼絲網(wǎng)剪切成6. O cmX6. O cm尺寸的正方形，然后折疊成3. O cmX3. O cmXl. 5 cm的長方體形狀敞口容器。將不銹鋼網(wǎng)容器依次用丙酮和I mol/L的鹽酸分別浸泡2分鐘，取出后用氮?dú)獯蹈?；然后浸入正辛基三氯硅烷質(zhì)量百分比濃度為O. I wt%的乙醇溶液中進(jìn)行表面修飾；修飾30分鐘后取出，在130 1下熱處理30分鐘，自然冷卻到室溫后即得到具有超疏水超親油性的不銹鋼絲網(wǎng)容器。將商業(yè)化產(chǎn)品聚氨酯泡沫切割成2. 8 cmX2. 8 cmX2. O cm的長方體，嵌入到超疏水超親油不銹鋼絲網(wǎng)容器內(nèi)，即得到具有吸附與分離水面溢油功能的裝置。
將10 mL柴油倒入500 mL濃度為3. 5 wt%的NaCl水溶液中，汽油漂浮在水面模擬海面溢油。將上述裝置放在水面上與溢油接觸，溢油迅速被不銹鋼絲網(wǎng)吸附，達(dá)到飽和吸附量后穿透不銹鋼絲網(wǎng)被聚氨酯泡沫吸附，將聚氨酯泡沫取出，擠壓后可以回收7. 6 mL無水汽油，回收率達(dá)76%,聚氨酯泡沫和不銹鋼絲網(wǎng)可以重復(fù)使用。實施例5
將325目黃銅絲網(wǎng)剪切成6. O cmX6. O cm尺寸的正方形,然后折疊成3. O cmX3. OcmX1.5 cm的長方體形狀敞口容器。將黃銅絲網(wǎng)容器依次用丙酮和I mol/L的鹽酸分別浸泡2分鐘，取出后用氮?dú)獯蹈?；然后浸入正十八烷基三甲氧基硅烷質(zhì)量百分比濃度為O. Iwt%的乙醇溶液中進(jìn)行表面修飾；修飾30分鐘后取出，在130 1下熱處理30分鐘，自然冷卻到室溫后即得到具有超疏水超親油性的黃銅絲網(wǎng)容器。將商業(yè)化產(chǎn)品聚氨酯泡沫切割成2.8 cmX2. 8 cmX2. O cm的長方體，嵌入到超疏水超親油不銹鋼絲網(wǎng)容器內(nèi)，即得到具有吸附與分離水面溢油功能的裝置。將10 mL煤油倒入500 mL濃度為3. 5 wt%的NaCl水溶液中，汽油漂浮在水面模擬海面溢油。將上述裝置放在水面上與溢油接觸，溢油迅速被黃銅絲網(wǎng)吸附，達(dá)到飽和吸附量后穿透黃銅絲網(wǎng)被聚氨酯泡沫吸附，將聚氨酯泡沫取出，擠壓后可以回收7. 7 mL無水汽油，回收率達(dá)77%，聚氨酯泡沫和黃銅絲網(wǎng)可以重復(fù)使用。實施例6
按照實施例I中的方法制備具有吸附與分離水面溢油功能的裝置。將20 mL煤油倒入500 mL濃度為3. 5 wt%的NaCl水溶液中，汽油漂浮在水面模擬海面溢油。將上述裝置放在水面上與溢油接觸，溢油迅速被紫銅絲網(wǎng)吸附，達(dá)到飽和吸附量后穿透紫銅絲網(wǎng)被聚氨酯泡沫吸附，隨著吸附量增加，裝置因載重而逐漸下沉，當(dāng)絲網(wǎng)邊緣接近水面時聚氨酯泡沫取出，擠壓后可以回收12.6 mL無水汽油，此時水面還有余油，將排油后的聚氨酯泡沫重新放入紫銅絲網(wǎng)中重復(fù)回收，余油完全被吸附，然后將聚氨酯泡沫再次取出回收余油,可回收3. 2 mL無水汽油，總回收量為15.8 mL,，總回收率達(dá)79%，聚氨酯泡沫和紫銅絲網(wǎng)可以重復(fù)使用。
權(quán)利要求
1.一種吸附與分離水面溢油的裝置，其特征在于，它包括超親油聚氨酯填充物和敞口容器，敞口容器是由超疏水超親油金屬絲網(wǎng)折疊而成的長方體形狀結(jié)構(gòu)，超親油聚氨酯填充物是尺寸比敞口容器略小的正方體，超親油聚氨酯填充物具有開孔結(jié)構(gòu)，聚氨酯海綿鑲嵌在到敞口容器中。
2.如權(quán)利要求I所述的一種吸附與分離水面溢油的裝置，其特征在于超親油聚氨酯填充物是聚氨酯軟質(zhì)高回彈沙發(fā)海綿或泡沫。
3.如權(quán)利要求I所述的一種吸附與分離水面溢油的裝置，其特征在于所述的超疏水超親油金屬絲網(wǎng)是由100-400目的304不銹鋼絲網(wǎng)、紫銅絲網(wǎng)或黃銅絲網(wǎng)經(jīng)低表面能物質(zhì)修飾后得到。
4.如權(quán)利要求3所述的一種吸附與分離水面溢油的裝置，其特征在于所述的低表面能物質(zhì)是正十—焼基硫醇、正十TK焼基硫醇、正十八焼基硫醇、正十—焼基二乙氧基娃焼、正十八烷基三甲氧基硅烷和正辛基三氯硅烷。
全文摘要
一種吸附與分離水面溢油的裝置，它由超疏水超親油金屬絲網(wǎng)和超親油聚氨酯海綿組合而成，超疏水超親油金屬絲網(wǎng)由100-400目的商業(yè)化產(chǎn)品金屬絲網(wǎng)經(jīng)低表面能物質(zhì)修飾后得到，折疊成敞口長方體容器；超親油聚氨酯海綿為商業(yè)化產(chǎn)品，切割成長方體形狀后放在銅網(wǎng)容器內(nèi)，即組合得到具有吸附與分離水面溢油功能的裝置。該裝置可以漂浮在水面上，當(dāng)與水面溢油接觸時溢油能夠迅速穿透銅網(wǎng)而被聚氨酯吸附，而水則完全排除在裝置之外。本發(fā)明的吸附與分離水面溢油的裝置所使用的原材料價格便宜，制備過程特別簡便快捷；吸附的溢油能夠通過簡單的擠壓過程回收；該裝置對水面溢油吸附量大、分離率高，并可重復(fù)使用。
文檔編號B01D17/022GK102979066SQ201210564330
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者王法軍, 雷勝, 余石金, 韋鶯 申請人:南昌航空大學(xué)