[发明专利]一种超疏水木海绵的制备方法

说明书

一种超疏水木海绵的制备方法，包括以下步骤：将浓度为2.3～2.6mol/L的NaOH和0.3～0.5mol/LNa₂SO₃溶液以1∶1的体积比混合，将烘干的轻木块浸入混合溶液中，在煮沸条件下处理18～26h；然后将木料浸入浓度为1％～2％的亚氯酸钠溶液中，80～95℃水浴加热，漂洗，冷冻干燥；将木料浸入乙醇、水、冰醋酸和甲基三甲氧基硅烷的混合溶液中，20～40℃下处理3～6小时，然后取出，在温度为30～70℃真空干燥1～2h，再在90～130℃条件下干燥。该方法制备的超疏水木海绵具有高疏水性、高孔隙率、强吸附性能，可作为溢油吸附材料对污染水体进行吸附净化。

技术领域

本发明涉及一种超疏水木海绵的制备方法，具体涉及通过对轻木进行疏水改性制备超疏水木海绵的方法。

背景技术

近年来随着工业废水的排放以及石油的泄漏，水体和生态环境都受到了重大的污染，而目前应用于溢油清理的方法主要包括就地燃烧、分散剂分散以及吸附剂的使用等。但人们发现许多传统的吸油方法如燃烧、离心分离常常存在着效率低、二次污染等问题，吸附材料则被认为是最有效、最经济的一种方法。而气凝胶等三维(3D)多孔溢油吸附材料因其较大的比表面积以及高度的孔隙率在溢油吸附的应用上逐渐地引起了人们广泛关注，越来越多的类似材料相继出现，如硅海绵等，但它们的制备过程都非常复杂，且环境相容性较差。

木材作为一种可再生资源，内部独特的组成和结构使之具有天然的层次性和三维多孔结构，但由于木材本身包括丰富的纤维素、半纤维素等物质，大量的羟基导致木材的亲水性。通过一定的处理选择性的去除一些物质同时使孔隙率增大，便形成了一种具备气凝胶型结构的木材，并以其作为模板通过将一定的疏水物质接枝到细胞壁等结构中，将亲水羟基转化为更大的疏水基团，提高其对水分的尺寸稳定性，同时纤维素本身对非极性基团如油等具有排斥作用，进而达到疏水亲油的目的，对溢油吸附领域具有一定的贡献。如Fu Q等人(Fu Q，Ansari F，Zhou Q，et a1.Wood nanotechnology for strong，mesoporous，andhydrophobic biocomposites for selective separation of oil/water mixtures[J].ACS nano，2018，12(3)：2222-2230.)以轻木为模板，通过一步步的处理制备了吸油量可达15g/g的木材/环氧树脂生物复合材料，这种材料比纳米纤维素基气凝胶具有更好的吸附性。目前直接利用木材制备疏水型气凝胶结构材料的研究还相对较少，开发一种低成本、高效率的能快速选择性分离油/水的材料还具有十分重要的意义。

轻木(Balsa wood)，作为世界上生长最快、最轻软，是与传统的气凝胶材料最为相似的一种木材，其内部具有与气凝胶相似的丰富的多孔结构，兼备木材与气凝胶的双重特性且十分环保，同时能够克服一些人工制备的气凝胶所具有的缺陷，通过一定的处理将其应用于吸附材料中，体现出其应用于吸附型气凝胶型材料的巨大潜力，对材料科学的研究与开发有着重要的意义。

发明内容

本发明提供一种超疏水木海绵的制备方法，先对轻木进行去除木质素和半纤维素处理，然后采用液相沉积法使用甲基三甲氧基硅烷(MTMS)对其进行疏水改性，获得具有高疏水性、高孔隙率、强吸附性能的溢油吸附材料。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种超疏水木海绵的制备方法，该方法包括以下步骤：

I.配制浓度为2.3～2.6mol/L的NaOH溶液，浓度为0.3～0.5mol/L的Na₂SO₃溶液，pH为4.5～4.7的亚氯酸钠水溶液；

II.将步骤I配制的NaOH和Na₂SO₃溶液以1∶1的体积比混合，将烘干的轻木块真空干燥5～15min，然后浸入混合溶液中，在煮沸条件下处理18～26h；