[发明专利]一种疏水-超亲油海绵及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种疏水‑超亲油海绵及其制备方法和应用。该疏水‑超亲油海绵是以密胺海绵为载体负载经改性的高岭土。制备方法包括(1)密胺海绵经乙醇和水洗涤后干燥待用；(2)将高岭土粉末进行改性；(3)硅烷化的改性高岭土悬浊液的制备；(4)用硅烷化的改性高岭土悬浊液浸泡预处理的密胺海绵，即得疏水‑超亲油海绵。本发明的疏水‑超亲油海绵吸附容量高、吸附速度快、易于分离回收，制备方法简单高效，成本低廉，该疏水‑超亲油功能性海绵材料具有优良的油/有机溶剂与水的分离能力，可用于对油性液体的选择吸附及油水分离。

技术领域

本发明属于环境功能材料制备及应用领域，涉及一种海绵及其制备方法和应用，具体涉及一种疏水-超亲油海绵及其制备方法和应用。

背景技术

水体中油类污染的主要来源是人类活动，自上世纪初以来，石油己经成为人类最主要的能源之一，石油的生产量和消费量迅速提高。1993年开始我国从石油出口国转为石油净进口国，石油进口数量不断上升，沿海的石油运输量大幅增加，进口的石油90％是通过海上船舶运输来完成的，油轮特别是超大型油轮在我国水域频繁出现，使得原已十分繁忙的通航环境更加复杂，导致船舶溢油污染，特别是重特大船舶溢油污染的风险增大；除了溢油造成的水体油类污染外，海上石油开采的泄漏与井喷事故，港口和船舶作业含油污水排放，石油工业的废水以及餐饮业、食品加工业、洗车业等排放的含油废水也随着我国经济的快速发展逐年增加。因此，实现高效的油水分离以及油性液体的高效吸附已经成为当今社会一个非常热点而又急需解决的科学问题。

海绵来源丰富，成本低廉，吸附性能好，是一种优异的吸油候选材料，有望成为分离油-水混合物和收集泄露原油的功能型吸附材料。但是，原始海绵材料中还含有大量羟基、氨基等极性官能团，对油和水的吸附选择性较差，因此，需要将海绵改性由原来的既亲水又亲油变为亲油疏水，从而提升其吸附选择性，实现油水分离。现有研究通过在海绵骨架表面沉积金属氧化物或沉积SiO₂/聚四氟乙烯涂层得到疏水性吸油材料。但这些改性海绵在使用过程中存在机械稳定性差等致命性问题：轻微的摩擦、碰触即会导致材料表面丧失疏水、亲油性能，从而影响其选择性和可重复利用性，且所需改性材料相对昂贵，改性过程操作复杂。因此，迫切需要制备一种同时具有高效、低价、机械性能高等优点的疏水亲油海绵材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种吸附容量高、吸附速度快、易于分离回收、制备过程简单、成本低廉的超疏水-超亲油的功能性材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种疏水-超亲油海绵，所述疏水-超亲油海绵主要是以密胺海绵为载体、在密胺海绵中负载改性高岭土制得，所述改性高岭土主要采用溶剂挥发法、由全氟辛酸改性制得。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种疏水-超亲油海绵的制备方法，包括以下步骤：

(1)海绵的预处理：将密胺海绵用乙醇和水进行洗涤，然后干燥待用；

(2)高岭土的改性：将全氟辛酸和氢氧化钠加入乙醇中搅拌溶解，然后加入高岭土，经超声处理后，将所得混合液置于水浴加热条件下，并向混合液中加入二乙氧基二甲基硅烷，经搅拌反应后，将产物溶液进行干燥，得到改性高岭土粉末；

(3)硅烷化的改性高岭土悬浊液的制备：取步骤(2)所得改性高岭土粉末分散于水中，得到改性高岭土悬浊液，经超声处理后，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应，得到硅烷化的改性高岭土悬浊液；

(4)浸泡：将步骤(1)预处理后的海绵浸入步骤(3)所得硅烷化的改性高岭土悬浊液中5s～15s，然后将浸泡的海绵挤干，再将挤干后的海绵浸入硅烷化的改性高岭土悬浊液中浸泡1h～2h，取出海绵并将多余的硅烷化的改性高岭土洗净，经干燥后，得到疏水-超亲油海绵。