[发明专利]一种超疏水壳聚糖吸油海绵及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超疏水壳聚糖吸油海绵的制备方法，包括以下步骤：（1）采用真空冷冻干燥法制备得到具有三维多孔结构的壳聚糖基海绵；（2）制备改性Fe₃O₄粒子，并将改性Fe₃O₄粒子和纳米氧化锌颗粒负载在壳聚糖基海绵的三维多孔结构中；（3）将得到的壳聚糖基海绵浸没在十八硫醇‑无水乙醇溶液中，并反复进行压缩、膨胀，固化后得到产品，与现有壳聚糖基海绵相比，该产品具有优异的疏水吸油性能，重复利用率高。

技术领域

本发明涉及一种壳聚糖海绵，具体涉及一种超疏水壳聚糖吸油海绵及其制备方法。

背景技术

随着社会和经济的发展，人们的生产活动不断对水资源造成污染，严重威胁了人们赖以生存的自然环境。近年来，原油泄漏和工业污水的排放对海洋和水域生态环境的污染日益严重。据统计，每天全球有近千万吨的油类通过各种途径进入水体，污染环境。因此，研究开发有效的油品回收技术和含油废水净化材料引起了人们的密切关注，而吸油材料的研究成为了解决油污染问题的关键。研究发现，同时兼具超疏水和超亲油性质的海绵材料，由于其特殊的表面润湿性能，可以选择性吸取水中的油和有机溶剂而不吸水，从而有效的去除污水区域中的废油和有机溶剂。

壳聚糖作为一种天然高分子化合物不仅原料来源丰富，而且可生物降解，不易造成二次污染，因而将其开发为吸油材料受到研究者的关注。如中国发明专利CN103464114A提供了一种石墨烯/壳聚糖多孔吸油海绵的制备方法，所制备的海绵虽然具有较高的吸附量和重复利用率，但该壳聚糖海绵不具备疏水性能，不能在污水中选择性的吸附水中的油和有机溶剂，因而在实际应用中受到限制。而要制备超疏水壳聚糖海绵，则需要满足两个条件：一是材料表面要有足够大的粗糙度，另一个就是要具有较低的固体表面自由能。最近，中国发明专利CN103613781A和CN103601907A均提供了一种壳聚糖负载超疏水颗粒吸油海绵的制备方法，即先采用冷冻干燥法制备壳聚糖海绵，再采用吸附法分别将超疏水的芋叶颗粒和聚甲基羟基硅氧烷颗粒组装到壳聚糖海绵表面，得到超疏水的壳聚糖复合海绵。虽然这些壳聚糖复合海绵具有一定的吸油容量，能对污水进行除油，但也存在一定缺陷。一方面，超疏水颗粒负载到材料表面会占据一定的空间，使壳聚糖海绵的孔体积减小，不利于吸油性能的提高；另一方面，涂覆材料或者负载颗粒与基材之间只是简单的物理吸附，附着力较差，容易在除油过程中发生脱落，造成二次污染，且影响材料的重复使用。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种超疏水壳聚糖吸油海绵的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种超疏水壳聚糖吸油海绵的制备方法，包括以下步骤：

（1）采用真空冷冻干燥法制备得到具有三维多孔结构的壳聚糖基海绵；

（2）制备改性Fe₃O₄粒子，并将改性Fe₃O₄粒子和纳米氧化锌颗粒负载在壳聚糖基海绵的三维多孔结构中；

（3）将步骤（2）得到的壳聚糖基海绵浸没在十八硫醇-无水乙醇溶液中，并反复进行压缩、膨胀，固化后得到产品。

优选地，步骤（1）具体方法为：配置壳聚糖乙酸溶液与琥珀辛酯磺酸钠水溶液，并混合，静置过夜后，将混合液冷冻干燥。

优选地，所述壳聚糖乙酸溶液和琥珀辛酯磺酸钠水溶液的浓度为2-3 wt%，所述壳聚糖乙酸溶液与琥珀辛酯磺酸钠水溶液的质量比为2-1：1-2。

优选地，所述混合液使用浓度为0.4-0.5 wt%的环氧氯丙烷溶液交联1-2 h，交联温度控制在45-55℃，环氧氯丙烷主要与羟基基团发生相互作用，对壳聚糖进行交联，制备获得的壳聚糖海绵不但疏水亲油性能好，且海绵质地柔软弹性较强。