本發(fā)明涉及一種超疏水磁性爆米花碳材料的制備方法及其用途，屬環(huán)境功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在博大精深的中華美食中，谷物食品以其天然、健康的特點倍受人們的關(guān)注。大米(富含維生素、谷維素、蛋白質(zhì)、花青素等營養(yǎng)成分)被用于制作各種各樣的美食。例如粥、糕點、粽子、零食等。特別是在影院看電影，在家休閑時，其中爆米花，是人們最喜愛的零食之一。在中國，爆米花最傳統(tǒng)的制作方法是將大米放入密閉的高壓鍋中，通過高溫將大米內(nèi)部的水蒸發(fā)形成巨大的壓力，形成蓬松狀的低密度固體。鑒于他的這些優(yōu)點，不僅僅用它作為美食，同時也可以尋求其他的應(yīng)用。如作為吸附材料吸附染料、抗生素、水中油污等。當然這些方面很少有人研究。它可以為水中油污的去除提供一種新型的生物質(zhì)原材料。

在現(xiàn)代生活和生產(chǎn)中，油的使用范圍越來越廣，并且油的使用量越來越大，但由于管理不盡完善以及各種技術(shù)的發(fā)展滯后等原因使得大量油品進入水中，導(dǎo)致水體被油污染。特別是水面浮油，嚴重的危害到水生動植物的生存，并導(dǎo)致許多物種瀕臨滅絕。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，油水分離技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。通過對現(xiàn)代油水分離技術(shù)進行分類，深入分析了不同油水分離技術(shù)的工作原理，并結(jié)合原理列出相應(yīng)的應(yīng)用實例，評價了不同油水分離技術(shù)的分離效果，并根據(jù)油水分離的難度、使用對象、應(yīng)用環(huán)境等因素的變化，建議采用相應(yīng)的油水分離技術(shù)，實現(xiàn)經(jīng)濟高效地油水分離效果。最后，提出了現(xiàn)代油水分離技術(shù)中存在的問題和今后關(guān)于該研究發(fā)展的一些建議。

本發(fā)明充分利用資源，將普通爆米花進行同步磁性碳化，再經(jīng)過超疏水修飾得到超疏水磁性爆米花碳材料，并應(yīng)用于吸附水中油污，可吸附十幾倍質(zhì)量的油溶性物質(zhì)，在油水分離方面是一種具有前景的吸附劑。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種超疏水磁性爆米花碳材料的制備方法，首先將爆米花浸在不同濃度的硝酸鐵溶液中，并烘干；其次，在氮氣氣氛下，在管式爐中將爆米花進行同步碳化磁化；并通過多種表征手段，揭示復(fù)合材料的形貌與疏水性能，并利用吸附水體浮油實驗研究所得磁性材料對水體浮油的去除性能。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種超疏水磁性爆米花碳材料的制備方法，步驟如下：

步驟1、爆米花浸鐵鹽溶液：將爆米花在鐵鹽溶液中浸漬，浸漬完畢后烘干；

步驟2、同步碳化磁化：將步驟1中浸漬后的爆米花，在惰性氣體保護下，在管式爐內(nèi)進行碳化磁化，得到磁性碳化爆米花；

步驟3、超疏水修飾：將磁性碳化爆米花進行超疏水處理；得到超疏水磁性爆米花碳材料。

步驟1中，鐵鹽溶液是九水硝酸鐵或氯化鐵的乙醇溶液。

步驟1中，鐵鹽溶液濃度是0.02～0.1gml^-1。

步驟1中，烘干溫度為30～60℃。

步驟2中，所使用的惰性氣體為氮氣，所述碳化磁化的溫度為500～900℃，升溫速率為3～10℃min^-1，并在保持恒溫2h。

步驟3中，超疏水處理劑為質(zhì)量分數(shù)為1～10％正辛基三氯硅烷溶液，溶劑為正己烷或環(huán)己烷。

所制備的超疏水磁性爆米花碳材料用于吸附水體油污。

有益效果：

(1)本發(fā)明所用原材料為大米制作的爆米花，來源豐富、價格低廉。

(2)制得的超疏水磁性爆米花碳材料具有輕質(zhì)、超疏水、性能穩(wěn)定、且磁性可控性等性能。

(3)鑒于該超疏水磁性爆米花碳材料的輕質(zhì)，可在吸附水中油污、催化劑載體等領(lǐng)域廣泛使用。

(4)本發(fā)明的制備方法簡單易行、流程較短、操作易控，適于推廣使用。

(5)本發(fā)明的制備方法，提供了將中國美食環(huán)境治理材料的轉(zhuǎn)變。

附圖說明

圖1為實施例1中制備的超疏水磁性爆米花碳材料的掃描電鏡圖，其中(a)為未碳化爆米花的掃描電鏡圖，(b)為磁性爆米花的掃描電鏡圖；(c)為超疏水磁性爆米花的掃描電鏡圖；

圖2為超疏水磁性爆米花碳材料的靜態(tài)接觸角圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述：

實施例1：

將市場上購買的大米制作的爆米花進行磁性修飾，硝酸鐵的濃度分別為碳化0.02、0.05、0.1gml^-1，將浸過不同濃度硝酸鐵溶液的爆米花放置在瓷舟中，在管式爐中在氮氣的氣氛下碳化，碳化溫度為500℃，升溫速率為5℃min^-1，維持2h，得到磁性爆米花；將磁性爆米花浸在質(zhì)量分數(shù)為5％的正辛基三氯硅烷的己烷溶液中靜置10s后，在50℃烘箱中烘干。最終得到不同磁性的超疏水磁性爆米花。

圖1中通過對(a)、(b)、(c)的比較，可以看出，磁性爆米花碳材料(b)表面具有許多磁性粒子；而超疏水磁性爆米花碳材料表面具有更多顆粒，表面不僅僅含有磁性粒子，同時含有大量的疏水的正辛基三氯硅烷水解的硅球。

圖2顯示超疏水磁性爆米花碳材料的靜態(tài)接觸角，ca＝151^o，說明材料以達到超疏水性能。

實施例2：

將爆米花進行磁性修飾，硝酸鐵的濃度分別為碳化0.02、0.05、0.1gml^-1，將浸過不同濃度硝酸鐵溶液的爆米花放置在瓷舟中，在管式爐中在氮氣的氣氛下碳化，碳化溫度為900℃，升溫速率為5℃min^-1，維持2h，得到磁性爆米花；將磁性爆米花浸在質(zhì)量分數(shù)為5％的正辛基三氯硅烷的己烷溶液中靜置10s后，50℃烘干。最終得到不同磁性的超疏水磁性爆米花。

實施例3：

將爆米花進行磁性修飾，將浸過濃度0.05gml^-1硝酸鐵溶液的爆米花，放置在瓷舟中，在管式爐中在氮氣的氣氛下碳化，碳化溫度為900℃，升溫速率為5℃min^-1，維持2h，得到磁性爆米花；將磁性爆米花浸在質(zhì)量分數(shù)為1％的正辛基三氯硅烷的己烷溶液中靜置10s后，在50℃烘箱中烘干。最終得到不同磁性的超疏水磁性爆米花。

實施例4：

將爆米花進行磁性修飾，將浸過濃度0.05gml^-1硝酸鐵溶液的爆米花，放置在瓷舟中，在管式爐中在氮氣的氣氛下碳化，碳化溫度為900℃，升溫速率為5℃min^-1，維持2h，得到磁性爆米花；將磁性爆米花浸在質(zhì)量分數(shù)為10％的正辛基三氯硅烷的己烷溶液中靜置10s后，在50℃烘箱中烘干。最終得到不同磁性的超疏水磁性爆米花。

2、下面結(jié)合具體實施實例對本發(fā)明做進一步說明：

本發(fā)明中具體實施方案中吸附性能評價按照下述方法進行：在接觸角測試后，將大顆粒狀的超疏水磁性爆米花進行吸附不同種類的油性物質(zhì)測試，利用靜態(tài)吸附實驗完成，并計算得到吸附倍數(shù)：n＝m/m-1

其中m(g)和m(g)分別是吸附油性物質(zhì)之后和之前的質(zhì)量，n為吸附倍數(shù)。

實驗例1：取0.1g不同磁性的超疏水磁性爆米花碳材料浸在汽油、己烷、甲基硅油、玉米油、二氯乙烷、三氯甲烷中10s后，取出并稱重，并根據(jù)結(jié)果計算出吸附倍數(shù)。

實驗例2：取0.1g相同磁性的不同正辛基三氯硅烷濃度修飾的超疏水磁性爆米花碳材料浸在汽油、己烷、甲基硅油、玉米油、二氯乙烷、三氯甲烷中10s后，取出并稱重，并根據(jù)結(jié)果計算出吸附倍數(shù)。