[发明专利]一种用于油水分离的磁性粉煤灰@PDMS海绵材料及其制备方法

说明书

本发明属于固废物资源化利用技术领域，公开了一种用于油水分离的磁性粉煤灰@PDMS海绵材料及其制备方法。本发明先以粉煤灰为原料制备磁性粉煤灰材料，再将所得磁性粉煤灰材料和PDMS预聚物与固化剂倒入烧杯，充分搅拌后，加入无水乙醇混合均匀，然后缓慢滴加水，充分搅拌乳化，倒入模具成型，再干燥固化，得到深棕色海绵状磁性粉煤灰@PDMS。本发明所得材料具有对油水完全不同的浸润性，可以有效避免现有技术的限制，实现高效的油水分离(即水滴在其表面形成球状，而油滴则会渗透到材料内部)。同时，本发明探索了固废物粉煤灰资源化利用的新途径，让粉煤灰“变废为宝”，成本低廉，达到以废治废，绿色环保的目的。

技术领域

本发明涉及固废物资源化利用技术领域，具体是涉及一种用于油水分离的磁性粉煤灰@PDMS海绵材料及其制备方法。

背景技术

粉煤灰是由燃料燃烧所产生烟气灰分中的细微固体颗粒物，主要含二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)和氧化铁(Fe₂O₃)等。根据我国用煤情况，燃用1t煤约产生250～300kg粉煤灰。大量粉煤灰如不加控制或处理，会造成大气污染，进入水体会淤塞河道，其中某些化学物质对生物和人体造成危害。20世纪20年代开始，不少国家研究粉煤灰的处理和利用问题，取得了一定的效果，粉煤灰已广泛用于制备水泥及各种轻质建材。此外，还可利用粉煤灰作漂珠和肥料。

溢油和有机废液对水资源造成了严重的破坏，然而其处理方法，如浮选、燃烧、吸油毡等，存在选择性差、效率低等缺点。杨子立等人在《粉煤灰的改性及在含油废水处理中的应用》一文中以电厂废弃物粉煤灰为原料，对其进行表面改性以达到扩大粉煤灰孔径的目的，在粉煤灰表面接枝高分子季铵盐基团，以克服因生物固着生长而使滤料纳污能力降低的问题，同时考察了改性粉煤灰在含油废水中的应用，结果表明，在最佳工艺条件下，即温度30℃，吸附剂投加质量浓度33g/L，pH＝10，改性粉煤灰对油的去除率在90％以上。然而，该方法同样存在选择性差、效率低等缺点，且改性方法复杂。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种用于油水分离的磁性粉煤灰@PDMS海绵材料及其制备方法。本发明通过模仿荷叶以粉煤灰为原料制备仿生功能的超疏水材料，所得材料具有对油水完全不同的浸润性，可以有效避免现有技术的限制，实现高效的油水分离(即水滴在其表面形成球状，而油滴则会渗透到材料内部)。同时，探索了固废物粉煤灰资源化利用的新途径，让粉煤灰“变废为宝”，成本低廉，达到以废治废，绿色环保的目的。

为达到本发明的目的，本发明利用固废物粉煤灰的天然多孔结构构建PDMS骨架使其粗糙化，提高油水分离效率。另外，通过外加磁场远程操控，会极大地方便油污的分离、回收及输运。因此，本发明在PDMS中引入磁性组分赋予其磁响应性，从而使其在外界磁场操纵下移动到油污染区域进行油污的分离和回收。

本发明用于油水分离的磁性粉煤灰@PDMS海绵材料的制备方法包含以下步骤：

(1)磁性粉煤灰的制备：将FeCl₂·4H₂O和FeCl₃·6H₂O倒入三口烧瓶中，加入蒸馏水，搅拌，再逐滴滴加氨水，直至pH为9.5-10.5，滴加氨水过程中可见黑色物质生成，等溶液变成黑色之后继续反应，往体系中加入柠檬酸钠溶液，升温陈化稳定，加入粉煤灰，继续搅拌反应后固液分离，蒸馏水反复洗涤固体至中性，干燥后机械粉碎，得到磁性粉煤灰材料(CFA@Fe₃O₄)；

(2)磁性粉煤灰@PDMS仿生材料制备:取步骤(1)所得磁性粉煤灰材料和PDMS预聚物与固化剂倒入烧杯，充分搅拌后，加入无水乙醇混合均匀，然后缓慢滴加水，充分搅拌乳化，倒入模具成型，再干燥固化，得到深棕色海绵状磁性粉煤灰@PDMS(CFA@Fe₃O₄@PDMS)。