[发明专利]一种可用于高效油水分离的超疏水海绵的制备方法

说明书

一种可用于高效油水分离的超疏水海绵的制备方法，其是将有机配体溶液加入到金属盐溶液中反应，产物离心分离后分散到PDMS稀释液中，形成分散浸液；将海绵浸于浸液中，完全浸润后，取出烘干。本发明采用市售多孔海绵为基体，选用价廉易得、性能优异的类沸石‑咪唑骨架(ZIF)聚合物作为疏水材料，采用独特的粘合剂聚二甲基硅氧烷(PDMS)组分，把金属有机骨架聚合物构筑在海绵基体表面，从而制备出具有超疏水和超亲油特性的高效油水分离海绵材料，该材料制备方法简便，具有低密度、低吸水率、高重复利用率的特点。

技术领域

本发明涉及一种超疏水三维海绵的制备方法，尤其涉及一种可重复使用的、低成本、可用于高效油水分离的海绵的制备方法。

背景技术

石油泄漏事故频繁发生，工业有机污染日益严重，已成为严重的环境问题，对人类健康和生态系统造成长期威胁。如何在不进一步污染环境的前提下，从水中分离出石油和有毒有机污染物是一个具有挑战性的课题。传统的溢油清理技术有分散剂、固化剂、撇油器、动臂、原位燃烧、吸附剂等，其中多孔吸附剂具有简单、成本低、效率高等优点，具有广阔的应用前景。理想的油水分离用多孔吸附剂应具有疏水性和亲油性，以保证它们能选择性地吸附/吸收含油目标化合物而不是水。这些多孔材料通常在纳米到微米尺度上获得粗糙表面，以提高其疏水性(Chem.Soc.Rev.2015,44,336-361)到目前为止，各种多孔材料，包括碳基多孔材料、聚合物海绵、气凝胶、钢网和织物，目前的工作大多集中在提高吸油能力上，而忽略了制备过程复杂、试剂昂贵和材料运输成本等问题。此外，从吸收剂中回收石油主要通过挤压和蒸馏，(Energy Environ.Sci.2012,5,7908-7912；Adv.Funct.Mater.2012,22,4421-4425；Angew.Chem.Int.Ed.2012,51,5101-5105)这在大面积溢油事故中费时费力，难以连续分离，严重制约了它们的实际应用和商业应用。因此，开发具有低密度、低吸水率、高重复利用率等关键性能的粗糙疏水表面材料仍然是一个迫切的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种超疏水三维海绵的快速制备方法及其在油水分离中的应用。

具体的，本发明的一种可用于高效油水分离的超疏水海绵的制备方法，其是将有机配体溶液加入到金属盐溶液中反应，产物离心分离后分散到PDMS稀释液中，形成分散浸液；将海绵浸于浸液中，完全浸润后，取出烘干。

上述所述的制备方法中，优选的，所述有机配体溶液为1-甲基咪唑、2-甲基咪唑或苯并咪唑的溶液，所用溶剂为水、甲醇或氨水；有机配体溶液的浓度为0.1mol/L～4.0mol/L；

上述所述的制备方法中，优选的，所述金属盐溶液为钴或锌的盐溶液，所用溶剂为去离子水或甲醇；金属盐溶液的浓度为0.04mol/L～3.5mol/L；所述金属盐可以选自硝酸锌、硝酸钴及其水合物等等。

上述所述的制备方法中，优选的，所述有机配体与金属盐的摩尔比为1～10：1，更优选1～6：1。所述有机配体更优选苯并咪唑，所述金属盐更优选硝酸锌或者其水合物。

上述所述的制备方法中，优选的，所述PDMS稀释液为将PDMS溶解到正己烷和甲醇的混合液中，振荡获得；所述正己烷与甲醇的体积比为0.5：1～10：1；所得PDMS稀释液的体积百分浓度为5‰～3％之间。其中，PDMS可以采用市售常用的，比如可以采用道康宁184产品，其包含基本组分(A液)和固化剂(B液)，将固化剂(B液)与基本组分(A液)按照体积比1：10混合搅拌即可得到固化的PDMS。

具体的，所述PDMS稀释液的制备方法可以为：将固化剂(道康宁184-B液)与基本组分(道康宁184-A液)按照体积比1：10混合搅拌，然后再溶解到一定体积比的正己烷和甲醇的混合液中振荡获得；所述正己烷与甲醇的体积比为0.5：1～10：1之间；所得PDMS稀释液的体积百分浓度为5‰～3％之间。

更具体的，本发明的一种可用于高效油水分离的超疏水海绵的制备方法，可采用如下步骤：