[发明专利]一种吸油白萝卜基碳气凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种吸油白萝卜基碳气凝胶及其制备方法，可以应用于处理海洋漏油污染领域。本发明以白萝卜为原料，通过水热碳化、真空冷冻干燥和化学气相沉积疏水改性等制备流程得到吸油白萝卜基碳气凝胶。本发明所采用的白萝卜是一种廉价和可再生可降解的生物质原料，所阐述的吸油白萝卜基碳气凝胶的制备方法具有工艺简单、制备成本低、安全环保等优点。所制备的碳气凝胶可应用于多种油品（机油、蓖麻油、泵油、食用调和油、二甲基硅油）和有机溶剂（乙醇、氯仿、石油醚）的吸附，吸附率在30.05 g/g‑64.96 g/g之间，具有较高的实用价值和应用前景。

技术领域

本发明属于油污处理材料技术领域，具体涉及一种环保吸油白萝卜基碳质气凝胶的制备方法。

背景技术

石油是一种极为重要的自然资源，它的开采和使用极大地提高了人们的生活质量，促进了人类工业的发展和进步。但近些年来，在石油的开采和运输的过程中，海上平台，钻井平台，油轮在遇到恶劣天气下导致原油泄露的事故也是频频发生。海上石油泄露事故会破坏海洋生态环境，影响人类的生存和发展。因此，如何处理海洋石油泄露问题成为一个现实而紧迫的问题。目前，处理海洋漏油的方法主要有物理法、化学法和生物处理法。其中，物理方法中的多孔材料吸附法由于其具有简单、使用方便和高效率等特点而受到人们的广泛关注。

生物质碳气凝胶是以生物质为前驱体制备的碳气凝胶，相比于其他碳气凝胶前驱体，如间苯二酚和甲醛，石墨烯，碳纳米管，碳纤维等，生物质材料具有原料来源广泛，可再生，可降解等优点。目前已有很多将生物质制备成碳气凝胶并应用于处理油污染的相关研究。中国专利CN103966700A公开了一种由细菌纤维素制备的碳纳米纤维吸油气凝胶，首先是人工培养细菌纤维素，然后将细菌纤维素与去离子水充分混合配置成细菌纤维素水凝胶，经过冷冻干燥并在600-1450 ℃下高温炭化得到碳气凝胶。该碳气凝胶的吸油倍率达到50-300倍，具有优良的可回收性和选择吸附性，可通过挤压法和离心法回收被吸附的液体而实现碳气凝胶的循环利用，但该方法中细菌纤维素的制备条件苛刻，原料昂贵，且大规模培养细菌纤维素耗时且费力，这限制了该类碳气凝胶的大规模应用。中国专利CN107159111A公布了一种用柚子皮经过水热炭化，经冷冻干燥并在800-1100℃下炭化制备碳气凝胶的方法，该方法采用的生物质原料廉价且来源广泛，制备工艺简单，具有较高的吸附率，但不足之处是要在高温下炭化，对设备要求高且耗能高，且只能通过蒸馏法和燃烧法来实现碳气凝胶的循环利用。

如何回收生物质碳气凝胶吸附的油以实现碳气凝胶的循环利用是当前生物质吸油碳气凝胶研究关注的热点之一。相关研究报道的大部分生物质吸油碳气凝胶在吸油后都是通过燃烧法和蒸馏法实现气凝胶的再利用。燃烧法方法简单快速，但缺点是无法回收被吸附的油，且一些油燃烧后产生的气体会污染环境。蒸馏法可以回收被吸附的油，但方法复杂且耗能较高，且较为费时。能有效回收气凝胶吸附的油品并使气凝胶可循环利用的方法是挤压法，但当前报道的大多生物质碳气凝胶普遍机械性能较差，不具有可压缩性，无法通过挤压法回收油品，且气凝胶高温炭化步骤会消耗大量能量，这些因素限制了生物质吸油碳气凝胶的大规摸应用。

本发明以廉价的白萝卜为原料，通过简单的水热碳化、真空冷冻干燥和化学气相沉积疏水改性等制备流程得到吸油白萝卜基碳气凝胶。该方法无需高温炭化步骤，节省了能源，经过改性之后的白萝卜基碳气凝胶依然具有较高的吸附容量，且机械性能良好，具有良好的回弹性，改善了大部分生物质碳气凝胶机械性能不足的缺点。可通过简单的挤压法，就能实现白萝卜基碳气凝胶与油品的分离及回收。

发明内容

本发明的目的是以新鲜的白萝卜为原料，通过水热碳化、真空冷冻干燥和化学气相沉积疏水改性等制备流程得到吸油白萝卜基碳气凝胶，并将其用于各类油品的吸附研究。与其他吸附材料相比，该生物质碳气凝胶具有原料价格低廉、可再生、低耗能以及制备方法简单、循环吸附效率高、柔韧性好等优点，在海洋漏油污染处理领域具有较好的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种吸油白萝卜基碳气凝胶的制备方法，包括如下步骤：