[发明专利]一种具有光热效应的超疏水棉材料及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种具有光热效应的超疏水棉材料及其制备方法与应用，其中，制备方法包括步骤：先对多羟基碳纳米管(CNT)进行超疏水改性，通过在CNT上负载的TEOS和HDTMS之间的水解、缩合反应得到长链的疏水基团，烘干得到超疏水纳米颗粒；再利用PDMS优异的粘合性将其粘附在棉材料上，得到具有光热效应的超疏水棉材料。本发明制备的超疏水棉材料不仅具备优异的超疏水性能，而且可在光照条件下产生光热效应，对粘度高的重油吸附效率高，能够进行有效的油水分离。并且，通过光热作用降低重油的粘度，能够显著提高重油的吸附和脱附效率。同时，超疏水改性棉材料具有优异耐磨损、耐酸碱性，对于除原油外的其他油类也具有优异的分离效率。

技术领域

本发明涉及油水分离材料制备领域，尤其涉及一种具有光热效应的超疏水棉材料及其制备方法、应用。

背景技术

石油作为一种能源，发展了一个多世纪，已经成为了社会不可或缺的一部分。然而，近十年来，溢油事故和石油污染的工业废水造成了严重的环境污染，影响了水生动物的生存环境和整个水体的生态平衡。为了保持生态平衡，充分利用溢油，研究人员提出了多种方法，制备一系列吸附材料来去除或回收溢油和废水。棉基材料作为一种天然材料，具有经济、环保、吸附性强、易改性等优点，被广泛应用于油水分离领域。然而，当这些材料面临海洋石油泄漏时，吸附材料对高粘度原油的吸附性能较差，回收率较低，成为石油泄漏回收的难题。

原油粘度与温度呈负相关关系，当温度低于60℃时，原油粘度低于0.1 (pa·s)，表现出良好的流动性。这激发了研究人员通过制备可以加热的材料来辅助油水分离。但这些制备方法存在步骤复杂，原料昂贵，需要额外的能源等缺点。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源，这使得光热转换材料得到了广泛的应用。碳纳米管(CNTs)由于其宽频带的光吸收和化学稳定性而被广泛应用，并证明具有较高的光热转换效率。此外，碳纳米管不规则、粗糙的微观结构使其易于修饰和形成超疏水表面。然而，将碳纳米管与疏水官能团结合制备光热材料来处理高粘度原油泄漏的材料却很少。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高效具有光热效应的超疏水棉材料及其制备方法、应用，旨在应对高粘度原油泄漏问题，解决现有超疏水材料面对粘度较高的重油油水分离情况时的弊端。

本发明的技术方案如下：

一种具有光热效应的超疏水棉材料的制备方法，其中，包括步骤：

提供棉材料；

所述棉材料经乙醇预处理；

将多羟基碳纳米管分散至乙醇中，加入硅酸四乙酯、十六烷基三甲氧基硅烷，制备超疏水纳米颗粒；

将所述超疏水纳米颗粒分散至正己烷中制备得到改性溶液；

将经过预处理的棉材料浸入所述改性溶液，干燥后制备得到所述超疏水棉材料。

所述的具有光热效应的超疏水棉材料的制备方法，其中，所述棉材料包括但不限于无纺布、棉织物或棉基材的织物。

所述的具有光热效应的超疏水棉材料的制备方法，其中，所述棉材料经乙醇预处理的步骤包括：

将干燥的棉材料常温浸泡在乙醇溶液中5min，之后用去离子水冲洗，并放入烘箱，在60℃条件下烘干8h。

所述的具有光热效应的超疏水棉材料的制备方法，其中，所述超疏水纳米颗粒的制备步骤包括：

将多羟基碳纳米管(CNT)分散在乙醇中，加入氨水，制得第一悬浮液；

将硅酸四乙酯(TEOS)-乙醇混合溶液加入所述第一悬浮液中，并超声处理2h，制得第二悬浮液；