[发明专利]一种高效油水分离壳聚糖海绵及其制备方法

说明书

本发明属于壳聚糖材料领域，公开了一种高效油水分离壳聚糖海绵及其制备方法。本发明制备方法包括以下步骤：(1)将壳聚糖溶于酸液中得到壳聚糖溶液，冻干，得到壳聚糖多孔海绵；(2)通过原位的硅氧烷单体的聚合反应，在壳聚糖多孔海绵表面包覆有机硅氧烷干燥后得到高效油水分离壳聚糖海绵。本发明通过冷冻干燥得到壳聚糖多孔海绵，通过原位的硅氧烷单体的聚合反应，在壳聚糖海绵的框架表面涂覆一层有机硅氧烷涂层，成为表面为有机硅的亲油疏水材料，从而制备出具有超疏水和超亲油特性的高效油水分离壳聚糖海绵，其力学性能好，可满足实际应用要求。对多种油都具有较高的吸油倍数，可制备大体积的疏水亲油海绵，保油能力强，应用于油水分离中。

技术领域

本发明属于壳聚糖材料领域，特别涉及一种高效油水分离壳聚糖海绵及其制备方法。

背景技术

近年来越来越多的环境问题，如石油泄漏造成的水体污染、工业排放含有机染料或重金属离子废水等成为重要的全球问题，每年造成经济损失数千亿，导致了难修复的生态破坏，给海洋生物和人类健康带来了巨大威胁。用于油污等废水处理投入了大量的人力物力，但效果都不太理想。现用于油污吸收的材料多是不可生物降解的，大量的使用会造成白色污染。研发新型、高效、安全、环境友好、产量丰富的天然高分子多孔海绵，用于环境保护和污染治理十分必要且非常紧迫。

1966年，美国道化学合成了第一种吸油高分子二乙烯苯交联烷基乙烯。之后日本三井、东大、触媒等也开展了吸油树脂的研究，并实现了商品化。近年来，各种结构新颖的多孔材料用于油污的吸收，包括聚氨酯、聚乙烯醇甲醛以及碳纳米材料和无机多孔材料。但吸油材料多依靠物理作用将油吸附于材料毛细管内，吸油效果不理想，如①吸油量不大，吸油倍率较小；②油水选择性低，吸油的同时也吸水；③吸油后保油性差，稍加压就会漏油；④研发及制造成本巨大，不能循环使用或在自然界中难以降解。这限制了其在油水混合体系中的实际应用，无法满足废油回收、环境治理和绿色发展的要求。因此，亟待开发质量轻、高疏水性、吸油效率高、速率快、可重复利用、可自然降解的新吸油材料。

海洋可再生资源壳聚糖是地球上存量极为丰富的自然资源，是唯一带正电荷的动物纤维素。壳聚糖带有氨基阳离子基团，对带负电荷的有害物质有强吸附络合作用，在材料、化学、环境、食品、药品、生物、医学等领域具有广泛的应用。由于其是完全生物来源，自身又可全部自然降解，其获得、使用、回收等环节基本不存在任何环境危害，因此开发其在疏水亲油方面的应用具有十分重要的意义。然而冷冻干燥法制备的壳聚糖海绵是亲水性的表面性质，在油水混合物中多吸水，对油的吸附量很少，没有任何的油水选择性吸附。至今没有合适的技术方法能够快速制备具有亲油疏水的壳聚糖海绵材料以用于油水分离。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种高效油水分离壳聚糖海绵的制备方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的高效油水分离壳聚糖海绵。

本发明再一目的在于提供上述高效油水分离壳聚糖海绵在油水分离中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种高效油水分离壳聚糖海绵的制备方法，包括以下步骤：

(1)将壳聚糖溶于酸液中得到壳聚糖溶液，冻干，得到壳聚糖多孔海绵；

(2)通过原位的硅氧烷单体的聚合反应，在壳聚糖多孔海绵表面包覆有机硅氧烷干燥后得到高效油水分离壳聚糖海绵。

在其中一个实施例中，步骤(1)中所述的壳聚糖为80～400目的粉末状壳聚糖。

在其中一个实施例中，步骤(1)中所述的酸液可为甲酸、乙酸(醋酸)、草酸、乳酸和盐酸中的一种或多种的混合物水溶液。

在其中一个实施例中，步骤(1)中所述的壳聚糖溶液的质量浓度为0.1～5％，酸的质量浓度为0.1～5％。