[发明专利]一种磁响应疏水亲油棉纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种磁响应疏水亲油棉纤维及其制备方法和应用。本发明方法包括以下步骤：a.将棉纤维加入到聚乙烯亚胺水溶液中，充分搅拌进行吸附，取出棉纤维，清洗后干燥得到表面吸附有聚乙烯亚胺的棉纤维；b.将表面吸附有聚乙烯亚胺的棉纤维加入到含Fe³⁺/Fe²⁺的水溶液中，通保护气体搅拌混合后，调节混合溶液pH为8～10，进行原位沉淀聚合反应，然后清洗、干燥，得到包覆有四氧化三铁的棉纤维；将包覆有四氧化三铁的棉纤维进行疏水化处理得到磁响应疏水亲油棉纤维。本发明方法过程简单高效，制备条件温和；制备的磁响应疏水亲油棉纤维具有优异的超疏水和超亲油特性和磁响应特性，能够应用在油水分离中。

技术领域

本发明属于功能性材料技术领域，具体涉及一种磁响应疏水亲油棉纤维及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，海洋石油泄漏以及工业含油废水的排放，对环境和人体健康都造成了极大的影响，已经引起世界范围的关注。传统油水分离的方法大多采用重力分离、加入絮凝剂或采用好气微生物对油分解氧化等方法进行处理。然而，由于分离效率低或操作程序复杂，上述方法在油水分离方面的的应用受到一定的限制。

自从2004年江雷院士团队创新性地提出了一种简单、快速且经济的方法来构造具有超疏水/超亲油特性的钢网膜用于油水分离以来，各种超疏水性基材因其在油水分离中的潜在应用而受到广泛关注。科研工作者以非金属滤网、滤纸、发泡聚氨酯、棉织物和气凝胶等为基材进行了广泛的研究。虽然可以在一定程度上去除油污染，但是仍然存在诸如吸收容量低或环境不相容或制备过程复杂的局限性。

此外，具有磁响应特性的超疏水材料由于可以在外部磁场下容易地控制而引起了广泛的关注。由于Fe₃O₄磁性颗粒固有的低毒性和强磁性，已经开发出多种通过掺入Fe₃O₄磁性颗粒来制造超疏水磁性材料的方法。然而，已报道的超疏水磁性三维吸附材料通常基于聚氨酯海绵、发泡聚苯乙烯或三聚氰胺泡沫，吸收能力低且可回收性差。且制造方法相对复杂且耗时，需要多个步骤：Fe₃O₄纳米粒子的制备，海绵的表面处理以及将海绵浸入具有Fe₃O₄磁性纳米粒子和低表面能化合物的溶液中。因此，迫切需要开发一些基于生物可降解吸附剂的高性能简便方法。

因此，基于材料的特殊浸润性，采用原料经济易得，制备过程简单高效，制备条件温和，可规模化生产的技术手段，设计和制备出具有磁响应特性的高效油水分离特性的材料具有重要的应用价值和意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种磁响应疏水亲油棉纤维及其制备方法和应用；利用本发明方法，能够制备出具有优异的磁响应特性以及超疏水和超亲油特性的棉纤维，其能应用于油水分离。

本发明的磁响应疏水亲油棉纤维的制备方法，包括以下步骤：

a.将棉纤维加入到聚乙烯亚胺水溶液中，充分搅拌进行吸附，取出棉纤维，清洗后干燥得到表面吸附有聚乙烯亚胺的棉纤维；

b.将表面吸附有聚乙烯亚胺的棉纤维加入到含Fe³⁺/Fe²⁺的水溶液中，通保护气体搅拌混合后，调节混合溶液pH为8～10，进行原位沉淀聚合反应，然后清洗、干燥，得到包覆有四氧化三铁的棉纤维；将包覆有四氧化三铁的棉纤维进行疏水化处理得到磁响应疏水亲油棉纤维。

优选，所述的制备方法，还包括以下步骤：在所述的步骤a之前，先将棉纤维置于质量分数5％的氢氧化钠水溶液中室温浸泡10分钟，然后清洗、干燥棉纤维。

优选，所述的步骤b的疏水化处理为：将包覆有四氧化三铁的棉纤维加入到含有碳原子数大于十的长碳链含氟偶联剂的无水乙醇中，充分搅拌，然后取出棉纤维并干燥。