本發(fā)明屬于油脂吸附技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用纖維增韌SiO2氣凝膠吸油的方法。
背景技術(shù)：
近年來，原油和有機(jī)物泄漏的頻繁發(fā)生，給生態(tài)和環(huán)境造成重大破壞。水中的溢油、油漬不僅降低了海洋和淡水環(huán)境的質(zhì)量，影響了食物鏈的循環(huán)，更破壞生態(tài)平衡，還威脅著人類的健康。海上溢油造成的污染具有危害程度大、波及范圍廣、清除困難等特點(diǎn)，因此，為了消除潛在的漏油污染和回收溢油，急需開發(fā)高效適用的吸油材料。雖然傳統(tǒng)的活性碳材料也具有吸附作用，但其成本較高，效率也低，而氣凝膠材料是一種膠體粒子或高聚物分子相互交聯(lián)構(gòu)成的多孔、輕質(zhì)納米固態(tài)材料，具有很好的吸附效果。由于傳統(tǒng)的氣凝膠存在強(qiáng)度低、韌性差、容易破碎等缺點(diǎn)，在一定程度上限制了產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種利用纖維增韌SiO2氣凝膠吸油的方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一方面，提供了一種纖維復(fù)合增韌SiO2氣凝膠，所述纖維復(fù)合增韌SiO2氣凝膠的制備方法先通過溶膠-凝膠法制備纖維復(fù)合SiO2濕凝膠，經(jīng)老化后，再通過溶劑交換置換殘余的反應(yīng)介質(zhì)，并進(jìn)行表面修飾，最后經(jīng)常壓干燥，從而獲得纖維復(fù)合增韌SiO2氣凝膠。
進(jìn)一步地，溶膠-凝膠法制備纖維復(fù)合SiO2濕凝膠的具體方法為：
首先，稱取一定量的表面活性劑加入反應(yīng)容器中，然后按比例加入甲醇和冰醋酸溶液，攪拌使表面活性劑溶解，然后按比例加入前驅(qū)體和N，N-二甲基甲酰胺，置于恒溫磁力攪拌器中， 30℃的條件下攪拌1h使其充分水解，后加入氨水調(diào)節(jié)pH值為8.5，攪拌，使氨水與溶液充分混合后取出轉(zhuǎn)子，加入干凈的纖維，置于40℃恒溫水浴鍋里直至凝膠形成。
進(jìn)一步地，所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨。
進(jìn)一步地，所述表面活性劑、甲醇和冰醋酸物質(zhì)的量之比為0.002∶1∶6。
進(jìn)一步地，所述前驅(qū)體為甲基三甲氧基硅烷與二甲基二甲氧基硅烷按物質(zhì)的量比1∶0.6混合而成。
進(jìn)一步地，所述添加的前驅(qū)體∶甲醇∶冰醋酸溶液∶N，N-二甲基甲酰胺的物質(zhì)的量比為1∶8∶12∶0.5。
進(jìn)一步地，所述冰醋酸的摩爾濃度為0.01mol/L。
進(jìn)一步地，所述纖維為聚丙烯腈、芳綸纖維、聚丙烯中的一種，所述纖維的加入量為氣凝膠質(zhì)量0.7％-1.75％。
進(jìn)一步地，首先老化6h，再加入異丙醇老化6h，老化之后將液體倒出，在正己烷溶劑下置換時(shí)間為6h；
所述常壓干燥具體為將殘余的液體倒出，將樣品放入30℃的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥12h，再放入40℃的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h。
另一方面，本發(fā)明提供了一種利用纖維增韌SiO2氣凝膠吸油的方法；
一種利用纖維增韌SiO2氣凝膠吸油的方法，利用纖維增韌SiO2氣凝膠來吸附油，在純油體系下，采用稱重法測定纖維增韌SiO2氣凝膠的對油的吸附效果，具體為將一定質(zhì)量的纖維增韌SiO2氣凝膠置入油中5min后取出，置篩網(wǎng)中停置5min至不再有油往下滴后，稱取吸油后纖維增韌SiO2氣凝膠的質(zhì)量，按下面的公式計(jì)算纖維增韌SiO2氣凝膠的吸油倍率：
進(jìn)一步地，所述被吸附的油品為豆油或機(jī)油。
進(jìn)一步地，所述纖維增韌SiO2氣凝膠與油品的質(zhì)量體積比為：1∶10。
進(jìn)一步地，所述纖維增韌SiO2氣凝膠中纖維的種類為：芳綸、聚丙烯或聚丙烯腈中的一種。
進(jìn)一步地，所述纖維增韌SiO2氣凝膠中纖維的含量為0.7％-1.75％。
進(jìn)一步地，所述纖維增韌SiO2氣凝膠中芳綸的含量為1.25％，聚丙烯的含量為1.75％，聚丙烯腈的含量為1.25％。
進(jìn)一步地，所述纖維增韌SiO2氣凝膠的吸油倍率為：7.21-8.95。
有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果如下：
在本發(fā)明中，利用纖維增韌SiO2氣凝膠來吸附油，在純油體系下，采用稱重法測定纖維增韌SiO2氣凝膠的對油的吸附效果，本發(fā)明采用的纖維增韌SiO2氣凝膠為柔性氣凝膠，甲基三甲氧基硅烷為前軀體，并在制備的過程中加入纖維，增加氣凝膠的韌性，制備出的氣凝膠具有非常好的柔韌性，能夠進(jìn)行多次的吸附脫附，降低吸油成本，提高使用率，所述纖維增韌SiO2氣凝膠的吸油倍率為：7.21-8.95。
纖維在凝膠時(shí)作為骨架使得凝膠粒子附著在纖維上，形成有框架支撐立體多孔氣凝膠，制備出的柔韌性氣凝膠在吸油過程中，能夠大量吸附油，并且可以通過簡單的擠壓進(jìn)行脫附，由于纖維在材料中作為骨架，使得氣凝膠能夠在多次的吸附-脫附循環(huán)過程中保持形狀、性能完好，降低了生產(chǎn)和使用成本。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。
一、一種纖維復(fù)合增韌SiO2氣凝膠
所述纖維復(fù)合增韌SiO2氣凝膠的制備方法先通過溶膠-凝膠法制備纖維復(fù)合SiO2濕凝膠， 經(jīng)老化后，再通過溶劑交換置換殘余的反應(yīng)介質(zhì)，并進(jìn)行表面修飾，最后經(jīng)常壓干燥，從而獲得纖維復(fù)合增韌SiO2氣凝膠。
進(jìn)一步地，溶膠-凝膠法制備纖維復(fù)合SiO2濕凝膠的具體方法為：
首先，稱取一定量的表面活性劑加入反應(yīng)容器中，然后按比例加入甲醇和冰醋酸溶液，攪拌使表面活性劑溶解，然后按比例加入前驅(qū)體和N，N-二甲基甲酰胺，置于恒溫磁力攪拌器中，30℃的條件下攪拌1h使其充分水解，后加入氨水調(diào)節(jié)pH值為8.5，攪拌，使氨水與溶液充分混合后取出轉(zhuǎn)子，加入干凈的纖維，置于40℃恒溫水浴鍋里直至凝膠形成。
進(jìn)一步地，所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨。
進(jìn)一步地，所述表面活性劑、甲醇和冰醋酸物質(zhì)的量之比為0.002∶1∶6。
進(jìn)一步地，所述前驅(qū)體為甲基三甲氧基硅烷與二甲基二甲氧基硅烷按物質(zhì)的量比1∶0.6混合而成。
進(jìn)一步地，所述添加的前驅(qū)體∶甲醇∶冰醋酸溶液∶N，N-二甲基甲酰胺的物質(zhì)的量比為1∶8∶12∶0.5。
進(jìn)一步地，所述冰醋酸的摩爾濃度為0.01mol/L。
進(jìn)一步地，所述纖維為聚丙烯腈、芳綸纖維、聚丙烯中的一種，所述纖維的加入量為氣凝膠質(zhì)量0.7％-1.75％。
進(jìn)一步地，首先老化6h，再加入異丙醇老化6h，老化之后將液體倒出，在正己烷溶劑下置換時(shí)間為6h；
所述常壓干燥具體為將殘余的液體倒出，將樣品放入30℃的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥12h，再放入40℃的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h。
二、一種利用纖維增韌SiO2氣凝膠吸油的方法；
一種利用纖維增韌SiO2氣凝膠吸油的方法，其特征在于：利用纖維增韌SiO2氣凝膠來吸 附油，在純油體系下，采用稱重法測定纖維增韌SiO2氣凝膠的對油的吸附效果，具體為將一定質(zhì)量的纖維增韌SiO2氣凝膠置入油中5min后取出，置篩網(wǎng)中停置5min至不再有油往下滴后，稱取吸油后纖維增韌SiO2氣凝膠的質(zhì)量，按下面的公式計(jì)算纖維增韌SiO2氣凝膠的吸油倍率：
進(jìn)一步地，所述被吸附的油品為豆油或機(jī)油。
進(jìn)一步地，所述纖維增韌SiO2氣凝膠與油品的質(zhì)量體積比為：1∶10。
進(jìn)一步地，所述纖維增韌SiO2氣凝膠中纖維的種類為：芳綸、聚丙烯或聚丙烯腈中的一種。
進(jìn)一步地，所述纖維增韌SiO2氣凝膠中纖維的含量為0.7％-1.75％。
進(jìn)一步地，所述纖維增韌SiO2氣凝膠中芳綸的含量為1.25％，聚丙烯的含量為1.75％，聚丙烯腈的含量為1.25％。
進(jìn)一步地，所述纖維增韌SiO2氣凝膠的吸油倍率為：7.21-8.95。
實(shí)施例1
將按上述制備方法制備的纖維增韌SiO2氣凝膠用于豆油的吸附，采用稱重法測定纖維增韌SiO2氣凝膠的對油的吸附效果，具體為將一定質(zhì)量的纖維增韌SiO2氣凝膠置入油中5min后取出，置篩網(wǎng)中停置5min至不再有油往下滴后，稱取吸油后纖維增韌SiO2氣凝膠的質(zhì)量，按下面的公式計(jì)算纖維增韌SiO2氣凝膠的吸油倍率：
本實(shí)施例當(dāng)中，纖維為芳綸，纖維纖維含量為纖維增韌SiO2氣凝膠質(zhì)量的1.5％。所述纖維增韌SiO2氣凝膠與油品的質(zhì)量體積比為：1∶10。
結(jié)果表明吸油倍率達(dá)到了8.16(g/g)，在重復(fù)吸油實(shí)驗(yàn)中，芳綸再重復(fù)吸附20次以后重 復(fù)使用效果最佳。
實(shí)施例2
將按上述制備方法制備的纖維增韌SiO2氣凝膠用于豆油的吸附，采用稱重法測定纖維增韌SiO2氣凝膠的對油的吸附效果，具體為將一定質(zhì)量的纖維增韌SiO2氣凝膠置入油中5min后取出，置篩網(wǎng)中停置5min至不再有油往下滴后，稱取吸油后纖維增韌SiO2氣凝膠的質(zhì)量，計(jì)算纖維增韌SiO2氣凝膠的吸油倍率，本實(shí)施例當(dāng)中，纖維為聚丙烯，纖維含量為纖維增韌SiO2氣凝膠質(zhì)量的1.5％。所述纖維增韌SiO2氣凝膠與油品的質(zhì)量體積比為：1∶10。
結(jié)果表明吸油倍率達(dá)到了7.32(g/g)。
實(shí)施例3
將按上述制備方法制備的纖維增韌SiO2氣凝膠用于豆油的吸附，采用稱重法測定纖維增韌SiO2氣凝膠的對油的吸附效果，具體為將一定質(zhì)量的纖維增韌SiO2氣凝膠置入油中5min后取出，置篩網(wǎng)中停置5min至不再有油往下滴后，稱取吸油后纖維增韌SiO2氣凝膠的質(zhì)量，計(jì)算纖維增韌SiO2氣凝膠的吸油倍率，本實(shí)施例當(dāng)中，纖維為聚丙烯腈，纖維含量為纖維增韌SiO2氣凝膠的1.5％。所述纖維增韌SiO2氣凝膠與油品的質(zhì)量體積比為：1∶10。
結(jié)果表明吸油倍率達(dá)到了7.51(g/g)。
實(shí)施例4
將按上述制備方法制備的纖維增韌SiO2氣凝膠用于豆油的吸附，采用稱重法測定纖維增韌SiO2氣凝膠的對油的吸附效果，具體為將一定質(zhì)量的纖維增韌SiO2氣凝膠置入油中5min后取出，置篩網(wǎng)中停置5min至不再有油往下滴后，稱取吸油后纖維增韌SiO2氣凝膠的質(zhì)量，計(jì)算纖維增韌SiO2氣凝膠的吸油倍率，本實(shí)施例當(dāng)中，纖維為芳綸，纖維含量為纖維增韌SiO2氣凝膠的0.7％。所述纖維增韌SiO2氣凝膠與油品的質(zhì)量體積比為：1∶10。
結(jié)果表明吸油倍率達(dá)到了8.01(g/g)。
實(shí)施例5
將按上述制備方法制備的纖維增韌SiO2氣凝膠用于豆油的吸附，采用稱重法測定纖維增韌SiO2氣凝膠的對油的吸附效果，具體為將一定質(zhì)量的纖維增韌SiO2氣凝膠置入油中5min后取出，置篩網(wǎng)中停置5min至不再有油往下滴后，稱取吸油后纖維增韌SiO2氣凝膠的質(zhì)量，計(jì)算纖維增韌SiO2氣凝膠的吸油倍率，本實(shí)施例當(dāng)中，纖維為芳綸，纖維含量為纖維增韌SiO2氣凝膠的1.25％。所述纖維增韌SiO2氣凝膠與油品的質(zhì)量體積比為：1∶10。
結(jié)果表明吸油倍率達(dá)到了8.95(g/g)。
實(shí)施例6
將按上述制備方法制備的纖維增韌SiO2氣凝膠用于豆油的吸附，采用稱重法測定纖維增韌SiO2氣凝膠的對油的吸附效果，具體為將一定質(zhì)量的纖維增韌SiO2氣凝膠置入油中5min后取出，置篩網(wǎng)中停置5min至不再有油往下滴后，稱取吸油后纖維增韌SiO2氣凝膠的質(zhì)量，計(jì)算纖維增韌SiO2氣凝膠的吸油倍率，本實(shí)施例當(dāng)中，纖維為芳綸，纖維含量為纖維增韌SiO2氣凝膠的1.75％。所述纖維增韌SiO2氣凝膠與油品的質(zhì)量體積比為：1∶10。
結(jié)果表明吸油倍率達(dá)到了8.43(g/g)。
實(shí)施例7
將按上述制備方法制備的纖維增韌SiO2氣凝膠用于豆油的吸附，采用稱重法測定纖維增韌SiO2氣凝膠的對油的吸附效果，具體為將一定質(zhì)量的纖維增韌SiO2氣凝膠置入油中5min后取出，置篩網(wǎng)中停置5min至不再有油往下滴后，稱取吸油后纖維增韌SiO2氣凝膠的質(zhì)量，計(jì)算纖維增韌SiO2氣凝膠的吸油倍率，本實(shí)施例當(dāng)中，纖維為聚丙烯，纖維含量為纖維增韌SiO2氣凝膠的0.7％。所述纖維增韌SiO2氣凝膠與油品的質(zhì)量體積比為：1∶10。
結(jié)果表明吸油倍率達(dá)到了7.21(g/g)。
實(shí)施例8
將按上述制備方法制備的纖維增韌SiO2氣凝膠用于豆油的吸附，采用稱重法測定纖維增韌SiO2氣凝膠的對油的吸附效果，具體為將一定質(zhì)量的纖維增韌SiO2氣凝膠置入油中5min后取出，置篩網(wǎng)中停置5min至不再有油往下滴后，稱取吸油后纖維增韌SiO2氣凝膠的質(zhì)量，計(jì)算纖維增韌SiO2氣凝膠的吸油倍率，本實(shí)施例當(dāng)中，纖維為聚丙烯，纖維含量為纖維增韌SiO2氣凝膠的1.25％。所述纖維增韌SiO2氣凝膠與油品的質(zhì)量體積比為：1∶10。
結(jié)果表明吸油倍率達(dá)到了7.52(g/g)。
實(shí)施例9
將按上述制備方法制備的纖維增韌SiO2氣凝膠用于豆油的吸附，采用稱重法測定纖維增韌SiO2氣凝膠的對油的吸附效果，具體為將一定質(zhì)量的纖維增韌SiO2氣凝膠置入油中5min后取出，置篩網(wǎng)中停置5min至不再有油往下滴后，置篩網(wǎng)中停置5min～15min不再有油往下滴，稱取吸油后纖維增韌SiO2氣凝膠的質(zhì)量，計(jì)算纖維增韌SiO2氣凝膠的吸油倍率，本實(shí)施例當(dāng)中，纖維為聚丙烯，纖維含量為纖維增韌SiO2氣凝膠的1.75％。所述纖維增韌SiO2氣凝膠與油品的質(zhì)量體積比為：1∶10。
結(jié)果表明吸油倍率達(dá)到了8.61(g/g)。
實(shí)施例10
將按上述制備方法制備的纖維增韌SiO2氣凝膠用于豆油的吸附，采用稱重法測定纖維增韌SiO2氣凝膠的對油的吸附效果，具體為將一定質(zhì)量的纖維增韌SiO2氣凝膠置入油中5min后取出，置篩網(wǎng)中停置5min至不再有油往下滴后，稱取吸油后纖維增韌SiO2氣凝膠的質(zhì)量，計(jì)算纖維增韌SiO2氣凝膠的吸油倍率，本實(shí)施例當(dāng)中，纖維為聚丙烯腈，纖維含量為纖維增韌SiO2氣凝膠的0.7％。所述纖維增韌SiO2氣凝膠與油品的質(zhì)量體積比為：1∶10。
結(jié)果表明吸油倍率達(dá)到了7.52(g/g)。
實(shí)施例11
將按上述制備方法制備的纖維增韌SiO2氣凝膠用于豆油的吸附，采用稱重法測定纖維增韌SiO2氣凝膠的對油的吸附效果，具體為將一定質(zhì)量的纖維增韌SiO2氣凝膠置入油中5min后取出，置篩網(wǎng)中停置5min至不再有油往下滴后，稱取吸油后纖維增韌SiO2氣凝膠的質(zhì)量，計(jì)算纖維增韌SiO2氣凝膠的吸油倍率，本實(shí)施例當(dāng)中，纖維為聚丙烯腈，纖維含量為纖維增韌SiO2氣凝膠的1.25％。所述纖維增韌SiO2氣凝膠與油品的質(zhì)量體積比為：1∶10。
結(jié)果表明吸油倍率達(dá)到了7.73(g/g)。
實(shí)施例12
將按上述制備方法制備的纖維增韌SiO2氣凝膠用于豆油的吸附，采用稱重法測定纖維增韌SiO2氣凝膠的對油的吸附效果，具體為將一定質(zhì)量的纖維增韌SiO2氣凝膠置入油中5min后取出，置篩網(wǎng)中停置5min至不再有油往下滴后，稱取吸油后纖維增韌SiO2氣凝膠的質(zhì)量，計(jì)算纖維增韌SiO2氣凝膠的吸油倍率，本實(shí)施例當(dāng)中，纖維為聚丙烯，纖維含量為纖維增韌SiO2氣凝膠的1.75％。所述纖維增韌SiO2氣凝膠與油品的質(zhì)量體積比為：1∶10。
結(jié)果表明吸油倍率達(dá)到了7.86(g/g)。
除以上實(shí)施例外，又對聚丙烯腈纖維和石墨烯進(jìn)行增韌的氣凝膠進(jìn)行了反復(fù)使用性能研究。結(jié)果表明：聚丙烯腈纖維和石墨烯進(jìn)行增韌的氣凝膠吸附的重復(fù)使用性能比純二氧化硅氣凝膠有了不同程度的提高，聚丙烯腈纖維增韌的氣凝膠使用效果大幅提高，使用到第16次其吸附容量幾乎不變；石墨烯增韌的氣凝膠也有所提高，但使用到第13次后，吸附倍率逐漸下降。綜合比較，我們得出結(jié)論聚丙烯腈增韌的氣凝膠重復(fù)使用性能最佳。