[发明专利]超疏水纤维素气凝胶的制备方法及其在油污处理中的应用

摘要

本发明公开了一种超疏水纤维素气凝胶的制备方法及其在油污处理中的应用。采用丰富、可再生、可降解的纤维素为原料，以碱溶液(包括NaOH溶液和NaOH/脲溶液)为溶剂体系，制备出轻质、多孔的纤维素气凝胶材料，密度最低可达0.0196g/cm3，孔隙率可达99％。本发明所制备的纤维素气凝胶材料相比于商用吸油毡材料，具有更高的吸附倍率和优异重复使用性能。本发明所涉及的疏水改性方法能够快捷、有效、节能的获得超疏水效果，能够快捷经济的实现油污收集及油水分离等。

主权项

一种超疏水纤维素气凝胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)纤维素溶剂配制：以NaOH碱体系为纤维素溶剂体系，由7‑14wt.％NaOH、81‑92wt.％水溶液组成或者6‑8wt.％NaOH、10‑14wt.％脲、73wt.％‑83wt.％水溶液组成；将配置的溶剂置于‑10℃～‑20℃预冷10～30min；(2)纤维素溶液的制备将1％‑5wt.％纤维素添加到步骤(1)配制的纤维素溶剂中，机械搅拌获得均匀的纤维素溶液；(3)纤维素水凝胶的制备向步骤(2)的纤维素溶液中滴加沉淀剂后静止3‑10h，待完全凝胶，得到纤维素水凝胶；最后再用蒸馏水洗去残余溶剂，即可获得纯净的纤维素水凝胶；其中，沉淀剂包括3wt.％‑25wt.％H2SO4溶液、无水乙醇、乙酸、甲醇、丙酮其中的一种；(4)纤维素气凝胶的制备将步骤(3)制备的纤维素水凝胶在低温下冷冻形成纤维素冻胶，再经过冷冻干燥得到纤维素气凝胶；其中冷冻干燥温度‑60℃～‑80℃，压强小于等于15Pa；(5)冷等离子疏水改性将步骤(4)获得的纤维素气凝胶在60℃烘去水分，采用冷等离子体改性设备对其进行疏水改性；将纤维素气凝胶放在样品架上，抽真空，当真空度达到最低点时，将改性剂介质充入到反应器中；当真空度达到一个恒定的值时，把等离子体功率调节到所需的值，起辉，调节匹配器直至反射功率最小，在60‑250w的功率和1‑15min的时间下放电后，即可得到超疏水性纤维素气凝胶；其中改性剂主要选用有机硅烷，包括三甲基氯硅烷、甲基三氯硅烷、全氟硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基硅醇或三烷氧基硅烷其中一种。