[发明专利]一种超疏水亲油海绵材料及其制备方法和油水分离应用

说明书

一种超疏水亲油海绵材料及其制备方法和油水分离应用，属于高性能油水分离复合材料的制备。该超疏水亲油海绵材料的制备方法为：将海绵清洗除杂，放入粗化液中进行表面粗化处理后，加入脂肪酸溶液进行疏水改性处理，得到超疏水亲油海绵材料。该超疏水亲油海绵材料是以聚氨酯或三聚氰胺海绵为基底，非极性长链烷烃基团对基底表面进行疏水改性得到的海绵材料，其制备工艺简单、价格低廉、吸油性能优异且性能稳定。能够广泛应用于泄露油品回收、含油废水处理、油水混合物分离中，该超疏水亲油海绵材料解决了现阶段油水分离多孔材料的机械强度低、分离效率低、可重复性差等问题。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及高性能油水分离复合材料的制备，尤其涉及一种超疏水亲油海绵材料及其制备方法和油水分离应用。

背景技术

石油工业是国民经济的基础产业，机械、电力、石化、汽车和建筑等传统行业，乃至重要性日益凸显的电子行业以及诸多高新技术产业的发展，都依赖石油资源，但在实际生产过程因事故和后处理不当会带来严重的环境污染问题。近年来，石油、有机化学品泄漏事故频繁发生，对环境和生态系统造成了灾难性的破坏，泄漏出来的有毒物质通过生物富集作用，经食物链威胁到各种物种。如2010年墨西哥湾海域约600吨原油在深水地平线漏油事故中被泄漏，覆盖了上千平方公里的海面，对海域环境造成了严重破坏。石油泄漏的危害急需得到妥善处理。

由于油品极易扩散和挥发，如何快速收集水面上的浮油及进行高效油水分离是解决石油泄漏的关键手段。传统的油水分离技术包括电化学、浮选、离心、过滤和重力分离方法。应对海上原油泄漏等事故，围栏法、化学分散法、凝固法和吸收法也被广泛应用。但是，大部分的传统方法都存在着各自的问题，如分离效率低、能耗高、产生二次污染和处理效果不理想等。

目前，亟待开发出高效的油水分离材料来妥善处理石油泄漏等事故。海绵是一种廉价的、商业化的、本体可被润湿的三维多孔材料。常见的泡沫有聚氨酯海绵和三聚氰胺海绵。由于海绵具有高孔隙率、大比表面积、互通的孔洞结构，可以作为吸附材料的优良载体，但其对油水没有选择性吸收的能力，无法做到高效油水分离。通过对其进行表面浸润性改性，将超疏水和超亲油性能附加在海绵表面，可以作为高效油水分离材料。例如，中国发明专利申请CN201510611889和CN201810767983报道了在海绵表面沉积二氧化硅和石墨烯，再将硅烷偶联剂连接在海绵上以获得超疏水界面，上述方法制备的海绵具有较好的油水分离效果，但由于纳米粒子多以物理吸附或弱化学键合的方式负载在海绵材料上，在长期使用后容易从海绵载体上脱落，影响海绵的稳定性和疏水性，会大大降低吸油效率，重复使用效果较差。中国发明专利申请CN201810447181报道了利用聚多巴胺和长链烷基硫醇对海绵进行改性，上述方法涉及多步化学反应，过程繁琐，而且改性剂价格昂贵，疏水海绵的制备成本较高，在实际应用中受到了一定限制。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种超疏水亲油海绵材料及其制备方法和油水分离应用。该超疏水亲油海绵材料是采用脂肪酸修饰改性的海绵材料，其制备工艺简单、价格低廉、吸油性能优异且性能稳定。本发明解决了现阶段油水分离多孔材料的机械强度低、分离效率低、可重复性差等问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种超疏水亲油海绵材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：海绵的预处理

将海绵进行清洗去除杂质，得到预处理后的海绵；

步骤2：海绵粗化处理

将预处理后的海绵置于粗化液中浸泡，进行表面粗化处理后，取出，去除海绵中的粗化液后，干燥，得到含有活性基团的海绵；

步骤3：疏水改性处理

将含有活性基团的海绵置于长链脂肪酸溶液中浸泡，进行疏水改性后，取出，用醇化合物和水依次洗涤，真空干燥后，得到超疏水亲油海绵材料。