一種吸附與分離水面溢油的裝置的製作方法
2023-12-09 00:08:56
專利名稱：一種吸附與分離水面溢油的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種基於超疏水超親油功能材料的裝置，尤其涉及一種吸附與分離水面溢油的裝置。
背景技術：
石油汙染是海洋第一汙染源和汙染物。隨著全球範圍大規模海洋石油開發和石油海運的迅速發展，大量的石油及其製品進入海洋，海水質量惡化，海洋生態資源受損。根據聯合國國際海事組織統計，進入全球海洋的石油及其製品，每年達到1000-1500萬噸，約佔世界石油年產量的5%，其中船舶運輸和近海石油生產佔46. 7%。突發性石油汙染事故的發生往往使人們措手不及，防範困難，已成為海洋環境保護的重大課題。近年來，隨著超疏水材料相關理論和技術的發展，超疏水材料的應用領域已經涉及到了油水分離方面。目前，有關具有油水分離功能的超疏水材料的研究已有大量文獻報導。首先提出將超疏水表面應用在油水分離領域的是中科院江雷研究組，他們在德國應用化學雜誌上報導了一種由疏水材料製備的具有納米結構的兼有超疏水與超親油性質的網膜用於油水分離[Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43，2012-2014]。受此啟發，研究者將超疏水表面應用在油水分離上，設計成各種油水分離裝置並對油和水進行有效地過濾分離。但是，這些裝置不能用於回收海面溢油，因為採用過濾的方法必須先將油水混合物收集起來，然後從上往下通過油水分離裝置才能實現，顯然，這對數量巨大的海水表面溢油的分離是無法實現的。也由一些研究者發現使用超疏水多孔材料可以對油水混合物中的油進行選擇性吸附，但是吸附後的油卻難以從這些材料中進行分離，無法達到資源利用的目的。因此，急需研究出一種針對水面溢油同時具有吸附和分離功能裝置。
發明內容
本發明的目的在於提供了一種吸附與分離水面溢油的裝置，它具有可重複使用，吸附與分離水面溢油效率高，製備工藝簡單的優點。本發明是這樣來實現的，一種吸附與分離水面溢油的裝置，其特徵在於它由超親油聚氨酯海綿和超疏水超親油金屬絲網摺疊成的敞口容器組合而成。所述的超親油聚氨酯海綿是商業化的聚氨酯軟質高回彈沙發海綿或泡沫，具有開孔結構，由深圳世源海綿製品有限公司提供。所述的超疏水超親油金屬絲網是由100-400目的商用304不鏽鋼絲網、紫銅絲網或黃銅絲網經低表面能物質修飾後得到。所述的超疏水超親油金屬絲網摺疊成長方體形狀敞口容器，聚氨酯海綿切割成底部尺寸比敞口容器略小的長方體，將聚氨酯嵌入到敞口容器中即得到具有吸附與分離水面溢油的裝置。所述的低表面能物質長鏈烷基硫醇是正十二烷基硫醇、正十六烷基硫醇、正十八烷基硫醇、正十二烷基三乙氧基矽烷、正十八烷基二甲氧基娃燒和正羊基二氣娃燒。本發明的技術效果是本發明的設備與現有技術相比不僅工藝簡單，成本低廉，而且對多種水面溢油都具有高效吸附和分離回收功能，並完全排水，還可以反覆使用。
圖I為本發明的結構示意圖。
在圖中，I、超親油聚氨酯填充物2、敞口容器。
具體實施方式
下面實施例以及附圖對本發明做進一步的詳細說明。
實施例I如圖I所示，將200目紫銅絲網剪切成5. O cmX5.0 cm尺寸的正方形，然後摺疊成3. O cmX3. O cmXl cm的長方體形狀敞口容器2。將紫銅網容器依次用丙酮和I mol/L的鹽酸分別浸泡2分鐘，取出後用氮氣吹乾；然後浸入正十二硫醇質量百分比濃度為O. 5被％的乙醇溶液中進行表面修飾；修飾2分鐘後取出紫銅網容器，用氮氣吹乾後即得到具有超疏水超親油性的紫銅網容器。將商業化產品聚氨酯泡沫切割成2. 8 cmX2.8 cmX1.5 cm的長方體構成超親油聚氨酯填充物1，嵌入到超疏水超親油紫銅網容器內，即得到具有吸附與分離水面溢油功能的裝置。
將10 mL汽油倒入500 mL濃度為3. 5 wt%的NaCl水溶液中，汽油漂浮在水面模擬海面溢油。將上述裝置放在水面上與溢油接觸，溢油迅速被銅網吸附，達到飽和吸附量後穿透銅網被聚氨酯泡沫吸附，將聚氨酯泡沫取出，擠壓後可以回收7. 2 mL無水汽油，回收率達72%,聚氨酯泡沫和銅網可以重複使用。
實施例2將10 mL汽油倒入500 mL濃度為3. 5 wt%的NaCl水溶液中，汽油漂浮在水面模擬海面溢油。將實施例I中使用過一次的紫銅網容器和聚氨酯海綿重新組合成附圖I中的吸油分油裝置。重複實施例I中的吸油分油過程，可以回收9. I mL無水汽油，回收率達91%，聚氨酯海綿和紫銅網可以重複使用。
實施例3將10 mL汽油倒入500 mL濃度為3. 5 wt%的NaCl水溶液中，汽油漂浮在水面模擬海面溢油。將實施例I重複20次後的紫銅網容器和聚氨酯泡沫重新組合成附圖I中的吸油分油裝置。重複實施例I中的吸油分油過程，可以回收8. 9 mL無水汽油，回收率達89%，聚氨酯泡沫和紫銅網可以重複使用。
實施例4將200目304不鏽鋼絲網剪切成6. O cmX6. O cm尺寸的正方形，然後摺疊成3. O cmX3. O cmXl. 5 cm的長方體形狀敞口容器。將不鏽鋼網容器依次用丙酮和I mol/L的鹽酸分別浸泡2分鐘，取出後用氮氣吹乾；然後浸入正辛基三氯矽烷質量百分比濃度為O. I wt%的乙醇溶液中進行表面修飾；修飾30分鐘後取出，在130 1下熱處理30分鐘，自然冷卻到室溫後即得到具有超疏水超親油性的不鏽鋼絲網容器。將商業化產品聚氨酯泡沫切割成2. 8 cmX2. 8 cmX2. O cm的長方體，嵌入到超疏水超親油不鏽鋼絲網容器內，即得到具有吸附與分離水面溢油功能的裝置。
將10 mL柴油倒入500 mL濃度為3. 5 wt%的NaCl水溶液中，汽油漂浮在水面模擬海面溢油。將上述裝置放在水面上與溢油接觸，溢油迅速被不鏽鋼絲網吸附，達到飽和吸附量後穿透不鏽鋼絲網被聚氨酯泡沫吸附，將聚氨酯泡沫取出，擠壓後可以回收7. 6 mL無水汽油，回收率達76%,聚氨酯泡沫和不鏽鋼絲網可以重複使用。實施例5
將325目黃銅絲網剪切成6. O cmX6. O cm尺寸的正方形,然後摺疊成3. O cmX3. OcmX1.5 cm的長方體形狀敞口容器。將黃銅絲網容器依次用丙酮和I mol/L的鹽酸分別浸泡2分鐘，取出後用氮氣吹乾；然後浸入正十八烷基三甲氧基矽烷質量百分比濃度為O. Iwt%的乙醇溶液中進行表面修飾；修飾30分鐘後取出，在130 1下熱處理30分鐘，自然冷卻到室溫後即得到具有超疏水超親油性的黃銅絲網容器。將商業化產品聚氨酯泡沫切割成2.8 cmX2. 8 cmX2. O cm的長方體，嵌入到超疏水超親油不鏽鋼絲網容器內，即得到具有吸附與分離水面溢油功能的裝置。將10 mL煤油倒入500 mL濃度為3. 5 wt%的NaCl水溶液中，汽油漂浮在水面模擬海面溢油。將上述裝置放在水面上與溢油接觸，溢油迅速被黃銅絲網吸附，達到飽和吸附量後穿透黃銅絲網被聚氨酯泡沫吸附，將聚氨酯泡沫取出，擠壓後可以回收7. 7 mL無水汽油，回收率達77%，聚氨酯泡沫和黃銅絲網可以重複使用。實施例6
按照實施例I中的方法製備具有吸附與分離水面溢油功能的裝置。將20 mL煤油倒入500 mL濃度為3. 5 wt%的NaCl水溶液中，汽油漂浮在水面模擬海面溢油。將上述裝置放在水面上與溢油接觸，溢油迅速被紫銅絲網吸附，達到飽和吸附量後穿透紫銅絲網被聚氨酯泡沫吸附，隨著吸附量增加，裝置因載重而逐漸下沉，當絲網邊緣接近水面時聚氨酯泡沫取出，擠壓後可以回收12.6 mL無水汽油，此時水面還有餘油，將排油後的聚氨酯泡沫重新放入紫銅絲網中重複回收，餘油完全被吸附，然後將聚氨酯泡沫再次取出回收餘油,可回收3. 2 mL無水汽油，總回收量為15.8 mL,，總回收率達79%，聚氨酯泡沫和紫銅絲網可以重複使用。
權利要求
1.一種吸附與分離水面溢油的裝置，其特徵在於，它包括超親油聚氨酯填充物和敞口容器，敞口容器是由超疏水超親油金屬絲網摺疊而成的長方體形狀結構，超親油聚氨酯填充物是尺寸比敞口容器略小的正方體，超親油聚氨酯填充物具有開孔結構，聚氨酯海綿鑲嵌在到敞口容器中。
2.如權利要求I所述的一種吸附與分離水面溢油的裝置，其特徵在於超親油聚氨酯填充物是聚氨酯軟質高回彈沙發海綿或泡沫。
3.如權利要求I所述的一種吸附與分離水面溢油的裝置，其特徵在於所述的超疏水超親油金屬絲網是由100-400目的304不鏽鋼絲網、紫銅絲網或黃銅絲網經低表面能物質修飾後得到。
4.如權利要求3所述的一種吸附與分離水面溢油的裝置，其特徵在於所述的低表面能物質是正十—焼基硫醇、正十TK焼基硫醇、正十八焼基硫醇、正十—焼基二乙氧基娃焼、正十八烷基三甲氧基矽烷和正辛基三氯矽烷。
全文摘要
一種吸附與分離水面溢油的裝置，它由超疏水超親油金屬絲網和超親油聚氨酯海綿組合而成，超疏水超親油金屬絲網由100-400目的商業化產品金屬絲網經低表面能物質修飾後得到，摺疊成敞口長方體容器；超親油聚氨酯海綿為商業化產品，切割成長方體形狀後放在銅網容器內，即組合得到具有吸附與分離水面溢油功能的裝置。該裝置可以漂浮在水面上，當與水面溢油接觸時溢油能夠迅速穿透銅網而被聚氨酯吸附，而水則完全排除在裝置之外。本發明的吸附與分離水面溢油的裝置所使用的原材料價格便宜，製備過程特別簡便快捷；吸附的溢油能夠通過簡單的擠壓過程回收；該裝置對水面溢油吸附量大、分離率高，並可重複使用。
文檔編號B01D17/022GK102979066SQ201210564330
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月24日 優先權日2012年12月24日
發明者王法軍, 雷勝, 餘石金, 韋鶯 申請人:南昌航空大學