一種超疏水/超親油材料的製備方法及在油水分離領域的應用的製作方法

2023-05-26 00:29:36

專利名稱：一種超疏水/超親油材料的製備方法及在油水分離領域的應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及油/水分離方法材料的製備方法和應用。
背景技術：
隨著石油工業的迅猛發展，同時發生的溢油事故也不斷增多，嚴重地危害了自然環境和人類生存。傳統處理溢油事故的吸油材料大都採用一些原始的自然物質，比如頭髮、 粘土、木材、沸石等，這些物質一般都具有吸油能力差，在吸油的同時也吸收大量的水，降低了事故處理效率。近年來，受到人們廣泛關注的超疏水材料在國防建設、工農業生產和日常生活中都有著極其廣闊的應用前景，一種同時具有超疏水和超親油性能的材料在治理溢油汙染方面的優異功能尤其備受關注。2006年第18期的Advance Materials在1968 1971 頁的文章 magnetically motive porous sphere composite and its excellent properties for the removal of pollutants in water by adsorption and desorption cycles公開了一種具有磁性的樹脂顆粒，這種材料是將離子交換樹脂浸泡在含鐵離子的溶液中，交換吸附了鐵離子，然後通過高溫1000°C煅燒生成具有磁性的樹脂顆粒，這種具有微孔的顆粒可吸附水中少量的有機物，在水中吸附甲基橙的量為62mg/g，吸附苯酚的量為35mg/g，不能用於去除大量溢油汙染，而且製備材料條件苛刻，需要高溫處理，不適合大規模生產使用。2010年第2期的ACS Appl. Mater. Interfaces在677-683頁的文章 filter paper with selective absorption and separation of liquids that differ in surface tension公開了一種超疏水濾紙，這種超疏水濾紙是將粒徑為2mm的聚乙烯顆粒和粒徑14nm的疏水納米氧化矽顆粒混合，然後黏附在濾紙上製成的。超疏水濾紙的原料為聚乙烯顆粒和納米氧化矽顆粒價格昂貴，使用量大，大規模生產成本太高。

發明內容
本發明是要解決現有的進行油水分離的物質吸附有機物效率低、成本高的技術問題，而提供一種超疏水/超親油材料的製備方法及在油水分離領域的應用。本發明的一種超疏水/超親油材料的製備方法按以下步驟進行一、按CrO3的濃度為50g/L 150g/L、質量百分比濃度為98%的硫酸的濃度為50g/L 150g/L稱取CrO3 和質量百分比濃度為98%的硫酸並加入到水中，混合均勻，得到粗化液；二、按SnCl2的濃度為20g/L 60g/L、質量百分比濃度為37%的鹽酸的濃度為lmL/L 100mL/L稱取SnCl2 和質量百分比濃度為37%的鹽酸並加入到水中，混合均勻，得到敏化液；三、按AgNO3的濃度為5g/L 15g/L、質量百分比濃度為25%的氨水的濃度為5mL/L 20mL/L稱取AgNO3 和質量百分比濃度為25%的氨水並加入到水中，混合均勻，得到活化液；四、將基體先浸入步驟一製備的粗化液中處理Imin lOmin，然後浸入步驟二製備的敏化液中處理Imin 60min，再浸入步驟三製備的活化液中處理Imin 60min，得到預處理後的基體；五、在步驟四得到的預處理後的基體表面鍍銅或鋅，得到具有金屬鍍層的基體；六、將步驟五製備的具有金屬鍍層的基體浸入腐蝕液中處理Imin 60min，然後用蒸餾水清洗，再置於溫度為40°C 90°C的烘箱中乾燥0. 5h Mh，得到表面具有粗糙金屬層的基體；其中基體上金屬鍍層為銅時，腐蝕液為濃度為0. lmol/L lmol/L的AgNO3 ；當基體上金屬鍍層為鋅時， 腐蝕液為濃度為0. lmol/L lmol/L的氨水；七、按脂肪酸或硫醇的濃度為0. 001mol/L lOmol/L將脂肪酸或硫醇溶解於有機溶劑中，得到有機溶液，然後將步驟六得到的表面具有粗糙金屬層的基體浸沒在有機溶液中浸泡0. 1 10h，然後再置於溫度為50°C 140°C的烘箱中乾燥0. 5h 48h，得到超疏水/超親油材料。本發明的一種超疏水/超親油材料在油水分離領域的應用是將超疏水/超親油材料用於油水分離。本發明採用聚氨酯海綿、蠶絲、木材、橡膠、棉、麻、紙纖維等高分子材料為基體，它們是常見的高分子材料，可迅速再生，而且還具有比重小、多孔性、易降解、無汙染、價格低廉等優點，使製備的超疏水/超親油材料的成本降低。製備的超疏水/超親油材料只吸油、 不吸水、比重小、吸油前後都浮於水上，是一種可回收油的低成本的超疏水/超親油材料， 對改善生態環境，增加能源利用率等都具有重要意義。將本發明的超疏水/超親油材料置於水和有機物混和溶液中，材料會選擇性的對有機物迅速吸附而不會吸附水，每克超疏水/超親油材料材料可吸收有機物1克 40克， 可迅速將有機物與水面分離開，由於海綿、蠶絲、木材、橡膠、棉、麻、紙纖維等高分子材料具有可擠壓性和可形變性，因此被吸附分離的有機物可通過簡單的機械擠壓方式或者離心的方法進行迅速回收，同時超疏水/超親油高分子材料也可以循環反覆使用，進行油水分離。 可用於治理溢油汙染。


圖1是具體實施方式
三十九製備的超疏水/超親油材料的接觸角照片；圖2是具體實施方式
三十九製備的超疏水/超親油材料的掃描電鏡照片；圖3是具體實施方式
三十九製備的超疏水/超親油材料的高倍率的掃描電鏡照片；圖4是具體實施方式
三十九製備的超疏水/超親油材料的光電子能譜圖；圖5是具體實施方式
三十九製備的超疏水/ 超親油材料循環使用9次後回收油品的傅立葉紅外光譜圖；圖6是具體實施方式
四十製備的超疏水/超親油材料的掃描電鏡照片。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式的一種超疏水/超親油材料的製備方法按以下步驟進行一、按CrO3的濃度為50g/L 150g/L、質量百分比濃度為98%的硫酸的濃度為50g/ L 150g/L稱取CrO3和質量百分比濃度為98%的硫酸並加入到水中，混合均勻，得到粗化液；二、按SnCl2的濃度為20g/L 60g/L、質量百分比濃度為37%的鹽酸的濃度為ImL/ L 100mL/L稱取SnCl2和質量百分比濃度為37%的鹽酸並加入到水中，混合均勻，得到敏化液；三、按AgNO3的濃度為5g/L 15g/L、質量百分比濃度為25%的氨水的濃度為5mL/ L 20mL/L稱取AgNO3和質量百分比濃度為25%的氨水並加入到水中，混合均勻，得到活化液；四、將基體先浸入步驟一製備的粗化液中處理Imin lOmin，然後浸入步驟二製備的敏化液中處理Imin 60min，再浸入步驟三製備的活化液中處理Imin 60min，得到預處理後的基體；五、在步驟四得到的預處理後的基體表面鍍銅或鋅，得到具有金屬鍍層的基體； 六、將步驟五製備的具有金屬鍍層的基體浸入腐蝕液中處理Imin 60min，然後用蒸餾水清洗，再置於溫度為40°C 90°C的烘箱中乾燥0. 5h Mh，得到表面具有粗糙金屬層的基體；其中基體上金屬鍍層為銅時，腐蝕液為濃度為0. lmol/L lmol/L的AgNO3 ；當基體上金屬鍍層為鋅時，腐蝕液為濃度為0. lmol/L lmol/L的氨水；七、按脂肪酸或硫醇的濃度為0. OOlmol/L lOmol/L將脂肪酸或硫醇溶解於有機溶劑中，得到有機溶液，然後將步驟六得到的表面具有粗糙金屬層的基體浸沒在有機溶液中浸泡0. 1 10h，然後再置於溫度為50°C 140°C的烘箱中乾燥0. 5h 48h，得到超疏水/超親油材料。本實施方式採用聚氨酯海綿、蠶絲、木材、橡膠、棉、麻、紙纖維等高分子材料為基體，它們是常見的高分子材料，可迅速再生，而且還具有比重小、多孔性、易降解、無汙染、價格低廉等優點，使製備的超疏水/超親油材料的成本降低。製備的超疏水/超親油材料只吸油、不吸水、比重小、吸油前後都浮於水上、可回收油的低成本的超疏水/超親油材料，對改善生態環境，增加能源利用率等都具有重要意義。將本實施方式的超疏水/超親油材料置於水和有機物混和溶液中，材料會選擇性的對有機物迅速吸附而不會吸附水，每克超疏水/超親油材料材料可吸收有機物1克 40 克，可迅速將有機物與水面分離開，由於海綿、蠶絲、木材、橡膠、棉、麻、紙纖維等高分子材料具有可擠壓性和可形變性，因此被吸附分離的有機物可通過簡單的機械擠壓方式或者離心的方法進行迅速回收，同時超疏水/超親油高分子材料也可以循環反覆使用，進行油水分離。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟四中基體為聚氨酯海綿、蠶絲、木材、橡膠、棉、麻或紙纖維。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是步驟五中基體表面鍍銅的方法為化學鍍銅或電鍍銅，基體表面鍍鋅的方法為電鍍鋅。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟五中基體表面鍍銅的方法中化學鍍銅的方法按以下步驟進行a、配製化學鍍液；其中化學鍍液是按CuSO4的濃度為lg/L 50g/L、乙二胺四乙酸二鈉的濃度為lg/L 50g/L、C4H4O6KNa的濃度為lg/L 30g/L、HCH0的濃度為lmL/L 30mL/L配製的；或者化學鍍液是按CuSO4的濃度為lg/L 50g/L、乙二胺四乙酸二鈉的濃度為lg/L 50g/L、C4H4O6KNa的濃度為Ig/ L 30g/L、葡萄糖的濃度為lg/L 30g/L配製的；b、將預處理後的基體浸入到化學鍍液中在溫度為20°C 70°C的條件下保持Imin 30min，得到具有金屬鍍層的基體。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟五中基體表面鍍銅的方法中化學鍍銅的方法按以下步驟進行a、配製化學鍍液；其中化學鍍液是按CuSO4的濃度為20g/L、乙二胺四乙酸二鈉的濃度為20g/L、C4H4O6KNa的濃度為10g/L、 HCHO的濃度為20mL/L配製的；或者化學鍍液是按CuSO4的濃度為20g/L、乙二胺四乙酸二鈉的濃度為20g/L、C4H4O6KNa的濃度為10g/L、葡萄糖的濃度為10g/L配製的；b、將預處理後的基體浸入到化學鍍液中在溫度為50°C的條件下保持20min，得到具有金屬鍍層的基體。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟五中基體表面鍍銅的方法中電鍍銅的方法按以下步驟進行a、按導電石墨的質量百分比濃度為10% 15%將導電石墨加入到水中，並攪拌均勻，得到導電石墨液；b、將預處理後的基體浸入步驟a製備的導電石墨液中保持0. Imin 20min，得到導電石墨沉積的基體；C、按 CuSO4濃度為lg/L 300g/L、質量百分比濃度為98%的濃硫酸的濃度為10mL/L IOOmL/ L配製電鍍液；d、將步驟b得到的導電石墨沉積的基體做為陰極，以石墨板為陽極，在室溫度下、電流密度為0. ΙΑ/dm2 20A/dm2的條件下電鍍0. 5min 30min，得到具有金屬鍍層的基體。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟五中基體表面鍍銅的方法中電鍍銅的方法按以下步驟進行a、按導電石墨的質量百分比濃度為 12%將導電石墨加入到水中，並攪拌均勻，得到導電石墨液；b、將預處理後的基體浸入步驟a製備的導電石墨液中保持lmin，得到導電石墨沉積的基體；C、按CuSO4濃度為IOOg/ L、質量百分比濃度為98%的濃硫酸的濃度為50mL/L配製電鍍液；d、將步驟b得到的導電石墨沉積的基體做為陰極，以石墨板為陽極，在室溫下，在電流密度為ΙΑ/dm2的條件下電鍍 5min，得到具有金屬鍍層的基體。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟五中基體表面鍍鋅的方法中電鍍鋅的方法按以下步驟進行a、按導電石墨的質量濃度為10% 15%將導電石墨加入到水中，並攪拌均勻，得到導電石墨液；b、將預處理後的基體浸入步驟 a製備的導電石墨液中保持0. Imin 20min，得到導電石墨沉積的基體；C、按SiCl2濃度為 lg/L 100g/L、KCl的濃度為30g/L 300g/L、H3B03的濃度為lg/L 70g/L配製電鍍液； d、將步驟b得到的導電石墨沉積的基體做為陰極，以鋅板為陽極，在室溫度下，在電流密度為0. ΙΑ/dm2 20A/dm2的條件下電鍍0. 5min 30min，得到具有金屬鍍層的基體。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟五中基體表面鍍鋅的方法中電鍍鋅的方法按以下步驟進行a、按導電石墨的質量百分比濃度為 10% 15%將導電石墨加入到水中，並攪拌均勻，得到導電石墨液；b、將預處理後的基體浸入步驟a製備的導電石墨液中保持lOmin，得到導電石墨沉積的基體；C、按SiCl2濃度為 20g/L、KCl的濃度為20g/L、H3B03的濃度為30g/L配製電鍍液；d、將步驟b得到的導電石墨沉積的基體做為陰極，以石墨板為陽極，室溫下在電流密度為ΙΟΑ/dm2的條件下電鍍lOmin， 得到具有金屬鍍層的基體。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟五中基體表面鍍鋅的方法中電鍍鋅的方法按以下步驟進行a、按導電石墨的質量百分比濃度為 12%將導電石墨加入到水中，並攪拌均勻，得到導電石墨液；b、將預處理後的基體浸入步驟 a製備的導電石墨液中保持lmin，得到導電石墨沉積的基體；C、按SiCl2濃度為60g/L、KCl 的濃度為100g/L、H3B03的濃度為30g/L配製電鍍液；d、將步驟b得到的導電石墨沉積的基體做為陰極，以石墨為陽極，室溫下在電流密度為ΙΑ/dm2的條件下電鍍lmin，得到具有金屬鍍層的基體。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
十一本實施方式與具體實施方式
一至十之一不同的是步驟七中的有機溶劑為乙醇、甲醇、丙酮或甲苯。其它與具體實施方式
一至十之一相同。
具體實施方式
十二 本實施方式與具體實施方式
一至十一之一不同的是步驟七中的脂肪酸為碳原子數為8 20的長鏈脂肪酸。其它與具體實施方式
一至十一之一相同。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施方式
一至十一之一不同的是步驟七中的脂肪酸為碳原子數為16的脂肪酸。其它與具體實施方式
一至十一之一相同。
具體實施方式
十四本實施方式與具體實施方式
一至十三之一不同的是步驟七中的硫醇為碳原子數為8 20的硫醇。其它與具體實施方式
一至十三之一相同。
具體實施方式
十五本實施方式與具體實施方式
一至十三之一不同的是步驟七中的硫醇為碳原子數為17的硫醇。其它與具體實施方式
一至十三之一相同。
具體實施方式
十六本實施方式與具體實施方式
一至十五之一不同的是步驟一中按CrO3的濃度為60g/L 120g/L、質量百分比濃度為98%的硫酸的濃度為60g/L 120g/L稱取CrO3和質量百分比濃度為98%的硫酸並加入到水中，混合均勻，得到粗化液。 其它與具體實施方式
一至十五之一相同。
具體實施方式
十七本實施方式與具體實施方式
一至十五之一不同的是步驟一中按CrO3的濃度為100g/L、質量百分比濃度為98%的硫酸的濃度為100g/L稱取CrO3和質量百分比濃度為98 %的硫酸並加入到水中，混合均勻，得到粗化液。其它與具體實施方式
一至十五之一相同。
具體實施方式
十八本實施方式與具體實施方式
一至十七之一不同的是步驟二中按SnCl2的濃度為30g/L 50g/L、質量百分比濃度為37%的鹽酸的濃度為lmL/L 100mL/L稱取SnCl2和質量百分比濃度為37%的鹽酸並加入到水中，混合均勻，得到敏化液；。其它與具體實施方式
一至十七之一相同。
具體實施方式
十九本實施方式與具體實施方式
一至十七之一不同的是步驟二中按SnCl2的濃度為40g/L、質量百分比濃度為37%的鹽酸的濃度為50mL/L稱取SnCl2和質量百分比濃度為37%的鹽酸並加入到水中，混合均勻，得到敏化液。其它與具體實施方式
一至十七之一相同。
具體實施方式
二十本實施方式與具體實施方式
一至十九之一不同的是步驟三中按AgNO3W濃度為6g/L 12g/L、質量百分比濃度為25%的氨水的濃度為6mL/L 18mL/ L稱取AgNO3和質量百分比濃度為25%的氨水並加入到水中，混合均勻，得到活化液。其它與具體實施方式
一至十九之一相同。
具體實施方式
二十一本實施方式與具體實施方式
一至十九之一不同的是步驟三中按AgNO3的濃度為10g/L、質量百分比濃度為25%的氨水的濃度為12mL/L稱取AgNO3 和質量百分比濃度為25%的氨水並加入到水中，混合均勻，得到活化液。其它與具體實施方式
一至十九之一相同。
具體實施方式
二十二 本實施方式與具體實施方式
一至二十一之一不同的是步驟四中將基體先浸入步驟一製備的粗化液中處理anin 9min，然後浸入步驟二製備的敏化液中處理5min 50min，再浸入步驟三製備的活化液中處理5min 50min，得到預處理
後的基體。其它與具體實施方式
一至二十一之一相同。
具體實施方式
二十三本實施方式與具體實施方式
一至二十一之一不同的是步驟四中將基體先浸入步驟一製備的粗化液中處理5min，然後浸入步驟二製備的敏化液中處理30min，再浸入步驟三製備的活化液中處理30min，得到預處理後的基體。其它與具體實施方式
一至二十一之一相同。
具體實施方式
二十四本實施方式與具體實施方式
一至二十三之一不同的是步驟六中將步驟五製備的具有金屬鍍層的基體浸入腐蝕液中處理5min 50min。其它與具體
實施方式一至二十三之一相同。
具體實施方式
二十五本實施方式與具體實施方式
一至二十三之一不同的是步驟六中將步驟五製備的具有金屬鍍層的基體浸入腐蝕液中處理30min。其它與具體實施方
式一至二十三之一相同。
具體實施方式
二十六本實施方式與具體實施方式
一至二十五之一不同的是步驟六中烘箱的溫度為50°C 80°C，乾燥時間為池 20h。其它與具體實施方式
一至二十五之一相同。
具體實施方式
二十七本實施方式與具體實施方式
一至二十五之一不同的是步驟六中烘箱的溫度為60°C，乾燥時間為18h。其它與具體實施方式
一至二十五之一相同。
具體實施方式
二十八本實施方式與具體實施方式
一至二十七之一不同的是步驟六中基體上金屬鍍層為銅時，腐蝕液為濃度為0. 2mol/L 0. 8mol/L的AgN03。其它與具體實施方式
一至二十七之一相同。
具體實施方式
二十九本實施方式與具體實施方式
一至二十七之一不同的是步驟六中基體上金屬鍍層為銅時，腐蝕液為濃度為0. 6mol/L的AgN03。其它與具體實施方式
一至二十七之一相同。
具體實施方式
三十本實施方式與具體實施方式
一至二十九之一不同的是步驟六中當基體上金屬鍍層為鋅時，腐蝕液為濃度為0. 2mol/L 0. 8mol/L的氨水。其它與具體實施方式
一至二十九之一相同。
具體實施方式
三十一本實施方式與具體實施方式
一至二十九之一不同的是步驟六中當基體上金屬鍍層為鋅時，腐蝕液為濃度為0. 5mol/L的氨水。其它與具體實施方式
一至二十九之一相同。
具體實施方式
三十二 本實施方式與具體實施方式
一至三十一之一不同的是步驟七中有機溶液中脂肪酸或硫醇的濃度為0. 005mol/L 0. 8mol/L。其它與
具體實施例方式
一至三i^一之一相同。
具體實施方式
三十三本實施方式與具體實施方式
一至三十一之一不同的是步驟七中有機溶液中脂肪酸或硫醇的濃度為0. 05mol/L。其它與具體實施方式
一至三十一之一相同。
具體實施方式
三十四本實施方式與具體實施方式
一至三十三之一不同的是步驟七中將步驟六得到的表面具有粗糙金屬層的基體浸沒在有機溶液中浸泡0. 5h 9h。其它與具體實施方式
一至三十三之一相同。
具體實施方式
三十五本實施方式與具體實施方式
一至三十三之一不同的是步驟七中將步驟六得到的表面具有粗糙金屬層的基體浸沒在有機溶液中浸泡紐。其它與具體實施方式
一至三十三之一相同。
具體實施方式
三十六本實施方式與具體實施方式
一至三十五之一不同的是步驟七中烘箱的溫度為60°C 130°C，乾燥時間為池 40h。其它與具體實施方式
一至三十五之一相同。
具體實施方式
三十六本實施方式與具體實施方式
一至三十五之一不同的是步驟七中烘箱的溫度為100°c，乾燥時間為Mh。其它與具體實施方式
一至三十五之一相同。
具體實施方式
三十七本實施方式的一種超疏水/超親油材料在油水分離領域的應用是將超疏水/超親油材料用於油水分離。本實施方式中將超疏水/超親油材料用於油水分離，可以實現超疏水/超親油材料只吸油、不吸水、比重小、吸油前後都浮於水上，吸油速度快，被吸附分離的有機物可通過簡單的機械擠壓方式或者離心的方法進行迅速回收，同時超疏水/超親油高分子材料也可以循環反覆使用，進行油水分離。
具體實施方式
三十八本實施方式與具體實施方式
三十七不同的是油水分離中的油為潤滑油、正辛烷、正葵烷、汽油、柴油或正十二烷。
具體實施方式
三十九本實施方式的一種超疏水/超親油材料材料的製備方法按以下步驟進行一、按CrO3的濃度為100g/L、質量濃度為98%的硫酸的濃度為100g/L稱取 CrO3和質量濃度為98%的硫酸並加入到水中，混合均勻，得到粗化液；二、按SnCl2的濃度為 40g/L、質量濃度為37%的鹽酸的濃度為50mL/L稱取SnCl2和質量濃度為37%的鹽酸並加入到水中，混合均勻，得到敏化液；三、按AgNO3的濃度為10g/L、質量濃度為25%的氨水的濃度為15mL/L稱取AgNO3和質量濃度為25%的氨水並加入到水中，混合均勻，得到活化液； 四、將聚氨酯海綿基體先浸入步驟一製備的粗化液中處理5min，然後浸入步驟二製備的敏化液中處理30min，再浸入步驟三製備的活化液中處理30min，得到預處理後的基體；五、按 CuSO4的濃度為20g/L、乙二胺四乙酸二鈉的濃度為20g/L、C4H4O6KNa的濃度為15g/L、HCHO 的濃度為15mL/L配製化學鍍液，然後將步驟四得到預處理後的基體浸入到化學鍍液中在溫度為50°C的條件下保持20min，得到具有金屬鍍層的基體；六、將步驟五製備的具有金屬鍍層的基體浸入濃度為0. lmol/L的AgNO3水溶液中處理2min，然後用蒸餾水清洗2次，再置於溫度為60°C的烘箱中乾燥證，得到表面具有粗糙金屬層的基體；七、按十二酸的濃度為0. 5mol/L將十二酸溶解於乙醇中，得到有機溶液；然後將步驟六得到的表面具有粗糙金屬層的基體浸沒在有機溶液中浸泡lh，然後再置於溫度為70°C的烘箱中乾燥12h，得到超疏水/超親油材料。利用接觸角測試儀對本實施方式製備的超疏水/超親油材料對水進行接觸角測試，得到的超疏水/超親油材料進行接觸角照片如圖1所示，從圖1可以看出，本實施方式製備的超疏水/超親油材料的接觸角為163°是一種超疏水物質。利用接觸角測試儀對本實施方式製備的超疏水/超親油材料對潤滑油進行接觸角測試，結果顯示，潤滑油滴到超疏水/超親油材料表面後，在^時間內被吸入，表明本實施方式製備的超疏水/超親油材料是一種超親油物質。本實施方式製備的超疏水/超親油材料的掃描電鏡照片如圖2所示，從圖2可以
看出在基體孔道的表面覆蓋了一層膜。本實施方式製備的超疏水/超親油材料的高倍率掃描電鏡照片如圖3所示，從圖 3可以看出，基體表面覆蓋的膜是由微納米級的枝晶結構形成的階層性的粗糙層。本實施方式製備的超疏水/超親油材料的光電子能譜圖如圖4所示，從圖4可以看出超疏水/超親油材料是一種的低表面能物質。將本實施方式製備的超疏水/超親油材料用於油水分離的方法是將超疏水/超親油材料浸入潤滑油與水的混合物中保持5min，其中潤滑油與水的體積比為1 3。將超疏水/超親油材料加入油水混合物中後，超疏水/超親油材料只漂浮於油麵， 迅速吸收油品，將疏水/超親油材料從潤滑油與水的混合物取出，通機械擠壓方式將吸收的潤滑油回收。疏水/超親油材料循環使用9次後回收的潤滑油，用紅外光譜測試，得到的紅外光譜如圖5所示，從圖5可以看出，回收的潤滑油中的水含量幾乎為零，說明這種材料只吸油不吸水，可以高效進行油水分離。
具體實施方式
四十本實施方式的一種超疏水/超親油材料材料的製備方法按以下步驟進行一、按CrO3的濃度為100g/L、質量濃度為98%的硫酸的濃度為100g/L稱取 CrO3和質量濃度為98%的硫酸並加入到水中，混合均勻，得到粗化液；二、按SnCl2的濃度為 40g/L、質量濃度為37%的鹽酸的濃度為50mL/L稱取SnCl2和質量濃度為37%的鹽酸並加入到水中，混合均勻，得到敏化液；三、按AgNO3的濃度為10g/L、質量濃度為25%的氨水的濃度為15mL/L稱取AgNO3和質量濃度為25%的氨水並加入到水中，混合均勻，得到活化液； 四、將聚氨酯海綿基體先浸入步驟一製備的粗化液中處理5min，然後浸入步驟二製備的敏化液中處理30min，再浸入步驟三製備的活化液中處理30min，得到預處理後的基體；五、按以下方法在步驟四得到的預處理後的基體表電鍍鋅a、按導電石墨的質量濃度為13. 86% 將導電石墨加入到水中，並攪拌均勻，得到導電石墨液；b、將預處理後的基體浸入步驟a製備的導電石墨液中保持lmin，得到導電石墨沉積的基體；C、按SiCl2濃度為50g/L、KCl的濃度為150g/L、H3B03的濃度為40g/L配製電鍍液；d、將步驟b得到的導電石墨沉積的基體做為陰極，以石墨為陽極，在溫度為50°C、電流密度為ΙΑ/dm2的條件下電鍍20min，得到具有金屬鍍層的基體；六、將步驟五製備的具有金屬鍍層的基體浸入腐蝕液中處理處理15min， 然後用蒸餾水清洗2次，再置於溫度為60°C的烘箱中乾燥他，得到表面具有粗糙金屬層的基體；其中腐蝕液為濃度為lmol/L的氨水；七、按十二酸的濃度為5mol/L將十二酸溶解於乙醇中，得到有機溶液，然後將步驟六得到的表面具有粗糙金屬層的基體浸沒在有機溶液中浸泡lh，然後再置於溫度為70°C的烘箱中乾燥12h，得到超疏水/超親油材料。本實施方式的超疏水/超親油材料的掃描電鏡照片如圖6所示，從圖6可以看出， 超疏水/超親油材料的表面為粗糙層。將本實施方式製備的超疏水/超親油材料用於油水分離的方法是將超疏水/超親油材料浸入潤滑油與水的混合物中保持5min，其中潤滑油與水的體積比為1 3。將疏水/超親油材料從潤滑油與水的混合物取出，通機械擠壓方式將吸收的潤滑油回收，此時潤滑油與水已經完全離開了。
權利要求
1.一種超疏水/超親油材料的製備方法，其特徵在於超疏水/超親油材料的製備方法按以下步驟進行一、按CrO3的濃度為50g/L 150g/L、質量百分比濃度為98%的硫酸的濃度為50g/L 150g/L稱取CrO3和質量百分比濃度為98 %的硫酸並加入到水中，混合均勻，得到粗化液；二、按SnCl2的濃度為20g/L 60g/L、質量百分比濃度為37%的鹽酸的濃度為lmL/L 100mL/L稱取SnCl2和質量百分比濃度為37%的鹽酸並加入到水中，混合均勻，得到敏化液；三、按AgNO3W濃度為5g/L 15g/L、質量百分比濃度為25%的氨水的濃度為5mL/L 20mL/L稱取AgNO3和質量百分比濃度為25 %的氨水並加入到水中，混合均勻， 得到活化液；四、將基體先浸入步驟一製備的粗化液中處理Imin lOmin，然後浸入步驟二製備的敏化液中處理Imin 60min，再浸入步驟三製備的活化液中處理Imin 60min，得到預處理後的基體；五、在步驟四得到的預處理後的基體表面鍍銅或鋅，得到具有金屬鍍層的基體；六、將步驟五製備的具有金屬鍍層的基體浸入腐蝕液中處理Imin 60min，然後用蒸餾水清洗，再置於溫度為40°C 90°C的烘箱中乾燥0. 5h Mh，得到表面具有粗糙金屬層的基體；其中基體上金屬鍍層為銅時，腐蝕液為濃度為0. lmol/L lmol/L的AgNO3 ；當基體上金屬鍍層為鋅時，腐蝕液為濃度為0. lmol/L lmol/L的氨水；七、按脂肪酸或硫醇的濃度為0. OOlmol/L lOmol/L將脂肪酸或硫醇溶解於有機溶劑中，得到有機溶液，然後將步驟六得到的表面具有粗糙金屬層的基體浸沒在有機溶液中浸泡0. 1 10h，然後再置於溫度為50°C 140°C的烘箱中乾燥0. 5h 48h，得到超疏水/超親油材料。
2.根據權利要求1所述的一種超疏水/超親油材料的製備方法，其特徵在於步驟四中基體為聚氨酯海綿、蠶絲、木材、橡膠、棉、麻或紙纖維。
3.根據權利要求1或2所述的一種超疏水/超親油材料的製備方法，其特徵在於步驟五中基體表面鍍銅的方法為化學鍍銅或電鍍銅，基體表面鍍鋅的方法為電鍍鋅。
4.根據權利要求3所述的一種超疏水/超親油材料的製備方法，其特徵在於化學鍍銅的方法按以下步驟進行a、配製化學鍍液；其中化學鍍液是按CuSO4的濃度為lg/L 50g/ L、乙二胺四乙酸二鈉的濃度為lg/L 50g/L、C4H4O6KNa的濃度為lg/L 30g/L、HCH0的濃度為lmL/L 30mL/L配製的；或者化學鍍液是按CuSO4的濃度為lg/L 50g/L、乙二胺四乙酸二鈉的濃度為lg/L 50g/L、C4H4O6KNa的濃度為lg/L 30g/L、葡萄糖的濃度為Ig/ L 30g/L配製的；b、將預處理後的基體浸入到化學鍍液中在溫度為20°C 70°C的條件下保持Imin 30min，得到具有金屬鍍層的基體。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
5.根據權利要求3所述的一種超疏水/超親油材料的製備方法，其特徵在於電鍍銅的方法按以下步驟進行a、按導電石墨的質量百分比濃度為10% 15%將導電石墨加入到水中，並攪拌均勻，得到導電石墨液；b、將預處理後的基體浸入步驟a製備的導電石墨液中保持0. Imin 20min，得到導電石墨沉積的基體；C、按CuSO4濃度為lg/L 300g/L、質量百分比濃度為98%的濃硫酸的濃度為10mL/L 100mL/L配製電鍍液；d、將步驟b得到的導電石墨沉積的基體做為陰極，以石墨板為陽極，在室溫度下、電流密度為0. ΙΑ/dm2 20A/ dm2的條件下電鍍0. 5min 30min，得到具有金屬鍍層的基體。
6.根據權利要求3所述的一種超疏水/超親油材料的製備方法，其特徵在於電鍍鋅的方法按以下步驟進行a、按導電石墨的質量濃度為10% 15%將導電石墨加入到水中， 並攪拌均勻，得到導電石墨液；b、將預處理後的基體浸入步驟a製備的導電石墨液中保持 0. Imin 20min，得到導電石墨沉積的基體；C、按ZnCl2濃度為lg/L 100g/L、KCl的濃度為30g/L 300g/L、H3BO3的濃度為lg/L 70g/L配製電鍍液；d、將步驟b得到的導電石墨沉積的基體做為陰極，以鋅板為陽極，在室溫度下，在電流密度為0. ΙΑ/dm2 20A/dm2的條件下電鍍0. 5min 30min，得到具有金屬鍍層的基體。
7.根據權利要求1、2、4、5或6所述的一種超疏水/超親油材料的製備方法，其特徵在於步驟七中的有機溶劑為乙醇、甲醇、丙酮或甲苯。
8.根據權利要求7所述的一種超疏水/超親油材料的製備方法，其特徵在於步驟七中的脂肪酸為碳原子數為8 20的長鏈脂肪酸。
9.根據權利要求7所述的一種超疏水/超親油材料的製備方法，其特徵在於步驟七中的硫醇為碳原子數為8 20的硫醇。
10.如權利要求1製備的一種超疏水/超親油材料在油水分離領域的應用，其特徵在於將超疏水/超親油材料用於油水分離。
全文摘要
一種超疏水/超親油材料的製備方法及在油水分離領域的應用，它涉及油/水分離方法材料的製備方法和應用。本發明解決了現有的進行油水分離的物質吸附有機物效率低、成本高的技術問題。製備方法將基體依次經過粗化液、敏化液和活化液處理，然後在基體表面鍍銅或鋅，再將具有金屬鍍層的基體浸入腐蝕液中處理，得到表面具有粗糙金屬層的基體，最後再浸入脂肪酸或硫醇的有機溶液中浸泡，乾燥後得到超疏水/超親油材料。該超疏水/超親油材料應用於油水分離。每克超疏水/超親油材料材料可吸收有機物1克～40克，可以循環反覆使用，可用於治理溢油汙染。
文檔編號C23C18/38GK102228884SQ20111016606
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月20日 優先權日2011年6月20日
發明者李國瑞, 潘欽敏, 祝青, 秦利明, 陳寧 申請人:哈爾濱工業大學