[发明专利]用于治理水域油污的TiO2/磁性膨胀石墨及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于水域油污的吸附治理、降解的TiO₂/磁性膨胀石墨及其制备方法。

背景技术

在现代社会，石油作为能源占有极其重要的地位。但是，在石油的开采、加工、运输与使用过程中，有相当数量的石油泄漏、废弃于江河与海洋水域中，对环境造成极大的威胁，治理水域石油污染成为了当务之急。然而，清除水域油污染是非常困难的，目前国际上石油污染的治理有化学方法和物理方法，但效果均不理想。

化学方法：按污染情况，采用乳化分散、集油或凝油方法治理。对厚度小于1毫米的油膜，采用化学消油剂清理水体油污染是有效的。然而化学清理方法消耗大量的药品，还可能产生二次污染。

物理方法：包括围油栏、清污船与附属回收装置及吸油材料。这些方法随海况和气象条件的变化，回收能力变化较大，当工作条件恶劣时，由于海流的运动、海浪的动荡起伏，使得水体表面的油污易于随波逐流，扩大污染面积。

且以上方法对于粘附于建筑物或礁石等固体物质表面的油污染无效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于可治理水域油污的TiO₂/磁性膨胀石墨及其制备方法。将TiO₂/磁性膨胀石墨撒布于水域油污物表面后，TiO₂/磁性膨胀石墨大量吸附油污形成TiO₂/磁性膨胀石墨-油污混合体系。在磁性回收装置作用下，TiO₂/磁性膨胀石墨-油液混合体系绝大部分得以回收利用，残余的少量油污及粘覆于滩涂、岩石、建筑等固体物表面的油污在TiO₂/磁性膨胀石墨作用下，经自然光催化快速降解为二氧化碳、水和无机酸，从而达到水域油污控制、治理目的。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

一种TiO₂/磁性膨胀石墨，膨胀石墨具有孔结构，且其表面沉积有铁氧体、纳米TiO₂形成包覆TiO₂的磁性膨胀石墨。

所述的膨胀石墨、铁氧体、TiO₂的质量比为1：1～5：0.5～0.1。

铁氧体是指尖晶石型铁氧体与六角晶系磁铅石型铁氧体(镍、钴、锰、钡、锶、锌及以上各元素复合掺杂得到的铁氧体)。

一种TiO₂/磁性膨胀石墨的制备方法，以膨胀石墨作为载体，在膨胀石墨表面依次包覆铁氧体、纳米TiO₂制备TiO₂/磁性膨胀石墨。

在膨胀石墨表面包覆铁氧体的方法为共沉淀法、溶胶-凝胶法。

在膨胀石墨表面包覆纳米TiO₂的方法为溶胶-凝胶法。

由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：膨胀石墨对水中油类具有良好的吸附能力，对水面浮油和化学污染物比聚氨酯和活性炭具有更优良的吸附性能；纳米TiO2具有光催化氧化作用，可在自然光下把有机污染物完全降解为二氧化碳、水和无机酸。而且本发明中的TiO₂、铁氧体、膨胀石墨均为无机物，不会对环境造成二次污染。磁性膨胀石墨被吸附、收集后，其磁性特性并无变化，经适当处理后仍可再次使用，采用磁性吸附材料治理水环境的油污染还可实现可持续发展。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：采用柠檬酸凝胶溶胶方法制备TiO₂/磁性膨胀石墨：

1.用柠檬酸络合硝酸铁、硝酸钡制得前驱体：按化学计量比Ba(NO₃)₂：Fe(NO₃)₃：柠檬酸＝1：12：19称取原料，加入蒸馏水溶解，滴入氨水调节溶液PH值为7；

2.前驱体中加入膨胀石墨，膨胀石墨和铁氧体质量比为1：1

3.溶液置于90℃水浴中搅拌4～5h，至液体为粘稠的胶体状；

4.所制备溶胶置于烘箱120℃4h，得到干燥凝胶；

5.凝胶置于马弗炉内以60℃/h升温速率加热至850℃，保温2h后自然冷却制得磁性膨胀石墨。

6.量取6ml钛酸四丁酯，依次加入24ml异丙醇、1ml硝酸，室温下磁力搅拌15min，加入1.0g制得的磁性膨胀石墨，然后缓慢加入0.8～1ml蒸馏水继续搅拌10min后，得到凝胶。

7.将得到的胶体在80℃、0.06MPa下真空恒温干燥24h，使凝胶中的异丙醇缓慢挥发干净，在马弗炉中240℃焙烧4h，制得TiO₂/磁性膨胀石墨。