[发明专利]纤维素气凝胶-氨基甲酸烷基酯类凝油剂复合溢油治理材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种疏水-亲油-凝油性能兼具的多孔网络状结构材料的制备方法，具体涉及一种纤维素气凝胶-氨基甲酸烷基酯类凝油剂复合溢油治理材料的制备方法。

背景技术

随着全球经济的日益发展，对石油及其产品的需求越来越高，在石油的开采和运输过程中，出现了许多严重的溢油污染事故。据统计，世界上每年因各种事故流入大海的溢油高达3000～5000kt，造成了资源巨大浪费的同时也严重危害了自然生态环境。如：2010年，发生在墨西哥湾的原油泄漏事故给当地环境造成了巨大的、难以恢复的创伤；2013年，发生在青岛的“11.22”黄潍输油管线爆炸事故，造成原油泄漏，部分原油溢入青岛海域，也给人民的生命财产安全带来了巨大的伤害。此外，每年发生的石油泄漏事故还有很多，所以如何有效治理溢油一直是各个国家面临的难点之一，因为要求治理溢油的材料要既有效又不引起二次污染。当前主要的溢油治理措施包括围油栏、吸油毡、撇油器等物理法，消油剂、凝油剂等化学法以及投放噬油微生物等生物方法。其中，吸油剂是发展最早、研究种类最多的一类材料，它能够有效吸附溢油，便于打捞、回收，但是存在着效率低、保油率差等缺点。凝油剂能够将溢油快速凝结成固体或半固体块状，漂浮于水面便于机械打捞，能够有效抑制油的扩散，毒性低，凝结油便于回收。

因此，如何制备出高效、低廉的溢油治理材料是当前研究的热点和难点之一，为了避免在溢油治理过程中引起二次污染，当前一大研究热点就是用天然的、生物相容性好、易生物降解的材料制备溢油治理材料。其中，吸油材料广泛采用一些改性的棉纤维、改性的可再生海绵等，凝油剂当前研究较多的是用有机胶凝剂选择性胶凝油水混合物中的油相。吸油剂能够有效吸附溢油，但有时也存在保油率差等缺点，而凝油剂能够有效将油相有效胶凝，保油性能大大高于一般的吸油材料。因此，考虑将凝油剂与吸油材料进行复合，制备一种吸油剂-凝油剂复合型溢油治理材料，这将是溢油治理材料发展的一个很好的方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种纤维素-氨基甲酸烷基酯类凝油剂复合溢油治理材料的制备方法，该方法将当前研究比较热点的凝油剂与由天然产物制备的吸油剂进行有机结合，制备出一种用于溢油治理的复合型材料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种纤维素气凝胶-氨基甲酸烷基酯类凝油剂复合溢油治理材料的制备方法，具体操作步骤如下：

（1）采用冷冻干燥法制备纤维素气凝胶：以木浆或其他的纤维素为原料，将其在一定量的水中用高压均质机将纤维匀质化，纤维素水溶液浓度为0.5~10wt%，然后在15~50℃范围内进行凝胶，制备纳米纤维素水凝胶。将此水凝胶在-5~-10℃低温冰箱中过夜预冻，然后置于冷冻干燥机中-30~-50℃下充分冷冻干燥12~48h，即可制得低密度、高孔隙率的纤维素气凝胶。

（2）超疏水纤维素气凝胶的制备：采用原子层沉积法在100~200℃之间在步骤一制备的纤维素气凝胶表面沉积一层TiO₂或SiO₂等无机涂层，沉积厚度10nm~10μm，使得气凝胶具有超疏水、亲油性能。同时将制备的气凝胶分割成合适尺寸的大小，这根据实际应用情况而定。

（3）制备氨基甲酸烷基酯类凝油剂：将1mol的甲苯-2,4-二异氰酸酯（TDI）和2~2.2mol的C₄~C₂₂的脂肪醇为原料，将两者加入到100~200mL合适的溶剂（如氯仿、丙酮等）中，搅拌混合均匀，置于40~60℃的水浴或油浴中搅拌反应。反应结束后，用常压蒸馏法蒸馏除去溶剂，趁热将浓缩液倒入玻璃平皿中，于120~140℃下真空干燥，冷却、粉碎即可得到制备的氨基甲酸烷基酯类凝油剂。

本步骤中，所述脂肪醇为正丁醇、正己醇、环己醇、正辛醇、正壬醇、正癸醇、十一醇、十二醇、十四醇、十六醇、十八醇、二十二醇等中的一种或几种的混合物。

（4）纤维素气凝胶-氨基甲酸烷基酯类凝油剂复合材料的制备：将步骤三中制备的凝油剂溶于合适的有机溶剂（如氯仿、丙酮等）中充分搅拌得到浓度为10~30wt%的均相溶液。将步骤二中制备的一定大小的超疏水、亲油性纤维素气凝胶加入到此溶液中，加入量为浸渍液的10~50wt%，浸渍、涂覆一定量的涂层，涂覆时间0.5~3d，然后将有机溶剂干燥除去即可。

本发明具有如下优点：