專利名稱：一種油污染吸附劑的制備及其回收再生方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可回收使用的油污染吸附劑的制備及其回收再生方法，屬材料科學領域。
背景技術：
膨脹石墨首先應用在工程領域是1963年美國聯(lián)合碳化物公司(UCAR)研制的一種由膨脹石墨軋制而成的柔性石墨密封材料，并于1968年在核能工業(yè)領域應用成功。由于柔性石墨除保留了石墨的耐熱、耐腐蝕、自潤滑等優(yōu)良性能以外，還具有石墨不曾有的輕質、柔軟、富有彈性等特性，它可以代替石棉、橡膠、聚四氟乙烯、金屬等傳統(tǒng)的密封材料，廣泛應用于石油、化工、冶金、機械、核能等行業(yè)的密封件，是一種非常重要的摩擦學材料，也是目前膨脹石墨最為成功的工業(yè)化應用。
膨脹石墨是作為制造柔性石墨的中間產(chǎn)品，是由天然鱗片石墨經(jīng)插層、水洗、干燥和高溫膨化，使得其沿c軸方向膨脹數(shù)百倍，得到一種疏松多孔的蠕蟲狀物質。由于它在結構上仍然是由石墨微晶組成，形態(tài)上形成大量的網(wǎng)絡狀孔結構，所以它除保留鱗片石墨的一些性質(如高的化學穩(wěn)定性，耐高溫、耐低溫、耐腐蝕、導電、導熱)以及安全無毒外，還具有高的表面活性，大的比表面積，因此具有良好的吸附性，是一種新型的碳素吸附材料。
有關膨脹石墨在各方面的應用綜述最早由D.D.L.Chung于1987年作為文章發(fā)表[1]。稻垣道夫等人發(fā)表的文章報導了膨脹石墨對重油有較大的吸附量，吸附的重油使用干餾法回收，回收率在0-70％之間。
日本專利JP8869705中記錄使用高爐煉鐵的Kish石墨與天然鱗片石墨混合后經(jīng)硫酸插層，并在800℃膨化等到了一種膨脹石墨，經(jīng)過壓制后具有良好的回彈性和防化學腐蝕性能。
美國專利No.3357929報道了一種蠕蟲結構的石墨，這種石墨能夠吸附包括水、碳氫化合物、硅油脂、強酸、強堿及鹵代烴等液相物質。但是這種石墨對液相吸附?jīng)]有選擇性，而且從該專利的應用實例的數(shù)據(jù)看出，在用這種石墨吸附油水混合物時，對油的最大吸附量為29g/g，而對水的吸附量達到46.7g/g。
美國專利No.5282975報導了一種蠕蟲結構的柔性石墨，這種石墨對煤油和機油具有較好的吸附能力，這種石墨對水的吸附量極低，因此在油水混合物中對油品的吸附具有選擇性。但是對柔性石墨的使用和回收沒有進行描述。
作為吸附材料，膨脹石墨具有非極性表面，因而應用主要以吸附非極性的油類物質為主，特別是對于粘度較大的重油，具有超大的吸附量。但是由于膨脹石墨密度小，使用不便，回收再生困難，使得膨脹石墨沒有得到廣泛的應用。
目前國內(nèi)外對于水中油污染的去除以機械打撈和吸附相結合的方式。這種方式采用的吸附劑主要以聚氨酯為主。這種聚氨酯吸附劑由于吸附量較低，需要在進行油污染處理時大量使用，因此使用聚氨酯吸附材料進行油污染吸附清除在成本和材料使用上造成大量浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述存在的問題，提供一種吸附量大，吸水量極少，保油率高，回收方法簡單，再生方便，可以多次使用的油污染吸附劑的制備及其回收再生方法。
本發(fā)明提出的一種油污染吸附劑的制備方法，其特征在于該方法以可膨脹石墨為原料，快速高溫加熱，使可膨脹石墨迅速膨化，制得膨脹石墨油污染吸附劑，所述方法包括下列各步驟(1)將可膨脹石墨在400℃-1000℃的開放環(huán)境下高溫膨化，膨化時間為10-60秒，得到密度范圍在2.5-7.0kg/m3的膨脹石墨；(2)分別將步驟(1)的膨脹石墨加工成密度范圍在5.5-150kg/m3的低密度板，獲得膨脹石墨油污染吸附劑。
本發(fā)明提出的一種油污染吸附劑的回收再生方法，其特征在于該方法包括下列各步驟(1)將制備的膨脹石墨油污染吸附劑放入被油污染的水體中10-30min，進行吸附，并收集吸附飽和的膨脹石墨；(2)將吸附飽和的膨脹石墨在150-450℃進行加熱，清除吸附的油污染，進行再次使用。
在上述回收再生方法中，步驟(2)將吸附飽和的膨脹石墨浸泡在有機溶劑中，脫除吸附的油污染，在短時間內(nèi)脫除效率可達90％以上，脫除溫度可在21℃-60℃范圍進行，經(jīng)過有機溶劑浸泡后處理的膨脹石墨，可進行再次使用。
本發(fā)明采用可膨脹石墨為原料，快速高溫加熱，使可膨脹石墨迅速膨化，制得的膨脹石墨油污染吸附劑可以回收再生使用。膨脹石墨油污染吸附劑由于是一種非極性的吸附劑，因此在進行油污染吸附處理時，幾乎不吸附任何水體物質。因此它的吸附量大，利于油污染的清除。而且通過加熱回收后，可以繼續(xù)使用。最后可以當作鍋爐燃料進行使用。整個過程不存在二次污染。本發(fā)明制得的油污染吸附劑具有大吸附量，吸水量極少，保油率高，使用方便等特點。另外回收方法簡單，再生方便，可以多次使用。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步說明實施例1膨脹石墨對重油的吸附選用粒度為50目含碳量為99％的可膨脹石墨，經(jīng)400℃膨化，膨化時間為60s，得到密度為7.0kg/m3的膨脹石墨。將膨脹石墨放入盛有重油的容器，靜置30min后用金屬絲網(wǎng)過濾膨脹石墨，靜置使液狀物質滴下，直至不再有液滴滴下，經(jīng)過計算得到膨脹石墨對重油的吸附量達15kg/kg。
實施例2膨脹石墨對柴油和汽油的吸附選用粒度為80目含碳量為99％的可膨脹石墨，經(jīng)1000℃膨化，膨化時間為10s，得到密度為6.7kg/m3的膨脹石墨。將膨脹石墨放入盛有油品的容器，靜置10min后用金屬絲網(wǎng)過濾膨脹石墨，靜置使液體狀物質滴下，直至不再有液滴滴下，經(jīng)計算得到膨脹石墨對柴油和汽油的吸附量分別為10kg/kg和12kg/kg。
實施例3膨脹石墨對水中重油的吸附選用粒度為50目含碳量為99％的可膨脹石墨，經(jīng)800℃膨化，膨化時間為30s，得到密度為5.5kg/m3的膨脹石墨。加壓制得密度為60kg/m3的膨脹石墨低密度板。將低密度板放入裝有重油和水的混合液體中，靜置10min后用金屬絲網(wǎng)過濾。測量得到膨脹石墨對重油的吸附量達到12kg/kg，其對水的吸附量為0.5g/g。
實施例4膨脹石墨對煤油的吸附選用粒度為50目含碳量為99％的可膨脹石墨，經(jīng)800℃膨化，膨化時間為30s，得到密度為5.5kg/m3的膨脹石墨。加壓制得密度為150kg/m3的膨脹石墨低密度板，其吸附操作與實施例1相同，其對煤油的吸附量達到9kg/kg。
實施例5膨脹石墨吸附水中乳化油數(shù)據(jù)(見表2)選用粒度為50目含碳量為99％的可膨脹石墨，經(jīng)1000℃膨化，膨化時間為10s，得到密度為7.0kg/m3的膨脹石墨。
表2膨脹石墨對水中微量乳化狀油的吸附脫除作用

實施例6膨脹石墨吸附重油后再生數(shù)據(jù)(見表3)選用粒度為50目含碳量為95％的可膨脹石墨，經(jīng)1000℃膨化，膨化時間為10s，得到密度為5.5kg/m3的膨脹石墨。
表3膨脹石墨吸附重油后再生效率

實施例7膨脹石墨有機溶劑法再生數(shù)據(jù)(見表4和表5)選用粒度為50目含碳量為95％的可膨脹石墨，經(jīng)1000℃膨化，膨化時間為10s，得到密度為5.5kg/m3的膨脹石墨。
表4氯仿對膨脹石墨吸附重油得脫出效率

表5氯仿處理再生效率

權利要求
1.一種油污染吸附劑的制備方法，其特征在于該方法以可膨脹石墨為原料，快速高溫加熱，使可膨脹石墨迅速膨化，制得膨脹石墨油污染吸附劑，所述方法包括下列各步驟(1)將可膨脹石墨在400℃-1000℃的開放環(huán)境下高溫膨化，膨化時間為10-60s，得到密度范圍在2.5-7.0kg/m3的膨脹石墨；(2)分別將步驟(1)的膨脹石墨加工成密度范圍在5.5-150kg/m3的低密度板，獲得膨脹石墨油污染吸附劑。
2.一種油污染吸附劑的回收再生方法，其特征在于該方法包括下列各步驟(1)將制備的膨脹石墨油污染吸附劑放入被油污染的水體中10-30min，進行吸附，并收集吸附飽和的膨脹石墨；(2)將吸附飽和的膨脹石墨在150-450℃進行加熱，清除吸附的油污染，進行再次使用。
3.按照權利要求2所述的一種油污染吸附劑的回收再生方法，其特征在于步驟(2)將吸附飽和的膨脹石墨浸泡在有機溶劑中，脫除吸附的油污染，在短時間內(nèi)脫除效率可達90％以上，脫除溫度可在21℃-60℃范圍進行，經(jīng)過有機溶劑浸泡后處理的膨脹石墨，可進行再次使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及可回收使用的油污染吸附劑的制備及其回收再生方法，屬材料科學技術領域。該方法以可膨脹石墨為原料，經(jīng)快速升溫加熱到400℃－1000℃進行膨化，得到膨脹石墨吸附劑。該吸附劑對油類物質有超大吸附能力，在短時間內(nèi)脫除效率可達90％以上，脫除溫度可在21℃－60℃范圍進行。并可以通過燃燒法再生和有機溶劑法再生的方法回收使用。經(jīng)過有機溶劑浸泡后處理的膨脹石墨，可進行再次使用采用本方法制得的吸附劑，對油品的吸附量大，且吸附和回收處理簡單，處理過程中無其它污染，是一種優(yōu)良的油污染吸附。
文檔編號C02F1/28GK1579615SQ200410037978
公開日2005年2月16日 申請日期2004年5月18日 優(yōu)先權日2004年5月18日
發(fā)明者沈萬慈, 王魯寧, 鄭永平, 陳希, 康飛宇 申請人:清華大學