用于油污處理的碳?xì)饽z吸附劑的制法及其制得的碳?xì)饽z吸附劑的制作方法
【專利摘要】一種碳?xì)饽z材料的制備方法，它是將生物質(zhì)甜瓜、西瓜瓤或絲瓜絡(luò)切割后放置在水熱反應(yīng)釜中，在密閉條件下在均相反應(yīng)器中180℃水熱反應(yīng)12小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后逐漸冷卻至室溫，然后洗滌，洗滌后的碳水凝膠放入60℃烘箱內(nèi)放置1小時(shí)，包裹一層錫箔紙，放入77K液氮罐中徹底冷凍干燥，將得到的固體產(chǎn)物放入25℃的真空干燥箱內(nèi)12小時(shí)，緩慢抽出固態(tài)水分，得到碳?xì)饽z材料。本發(fā)明的碳?xì)饽z材料具有高的比表面積、高機(jī)械強(qiáng)度，以及超低的本體密度。
【專利說(shuō)明】用于油污處理的碳?xì)饽z吸附劑的制法及其制得的碳?xì)饽z吸附劑
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及高效綠色碳材料的生產(chǎn)方法，具體地說(shuō)，涉及一種以生物質(zhì)為原料的碳材料吸附劑的制備方法及其產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】:
[0002]由于無(wú)論是在內(nèi)陸河流還是在海洋，都存在著各種各樣的水體污染，其中，油污污染是水體污染中最常見的一種。工業(yè)含油污水產(chǎn)量大，涉及范圍廣，例如石油開采、石油煉制、石油化工、油品貯運(yùn)、油輪事故、輪船航運(yùn)、車輛清洗、機(jī)械制造、食品加工等過(guò)程中均會(huì)產(chǎn)生含油污水。油污染作為一種常見的污染，對(duì)水產(chǎn)資源、人類健康、水工建筑都產(chǎn)生極大的危害。當(dāng)今油水分離技術(shù)種常用方法有:重力分離法、空氣浮選法、粗?；?、過(guò)濾法、吸附法等技術(shù)。目前，水體污染應(yīng)急處理中廣泛使用的是圍欄吸油棉處理和活性炭吸附方法，吸油棉大多由熔噴聚丙烯制成，但是一次吸附后基本以燃燒進(jìn)行后處理，重復(fù)使用性能不高，易造成空氣二次污染嚴(yán)重。此外，相對(duì)于碳?xì)饽z而言，吸油棉本身的密度較大，造成單位質(zhì)量的吸油能力不強(qiáng)。而活性炭由于本身的吸油性能較低(一般為30?80mg/g)，成本高，再生困難，通常只用作含油廢水多級(jí)處理的最后一級(jí)處理。此外，文獻(xiàn)報(bào)道了以天然鱗片石墨為原料制備了一系列可膨脹石墨，其對(duì)廢柴油的吸附性能明顯優(yōu)于常用吸附劑(脫脂棉、活性炭)，且膨脹體積越大，吸油性越好。但是該方法合成過(guò)程中需使用濃硫酸進(jìn)行碳化，易造成二次環(huán)境污染問(wèn)題，原料不易得。CN101780395A專利公開了一種凹凸棒水面油污吸附劑，其技術(shù)方案的要點(diǎn)是，凹凸棒水面油污吸附劑由高粘凹凸棒石粘土、活性凹凸棒石粘土、廢舊塑料泡沫、高吸油樹脂和單硬脂酸甘油酯組成。但該方案合成方法復(fù)雜，合成條件要求高，原料價(jià)格較為昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本發(fā)明的目的是提供了一種工藝簡(jiǎn)單、成本低，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染物產(chǎn)生、為綠色環(huán)保的碳基油污吸附劑的制備方法，且適于工業(yè)化大量生產(chǎn)。
[0004]本發(fā)明的目的可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0005]一種碳?xì)饽z材料的制備方法，它包括以下步驟:
[0006]步驟1.將生物質(zhì)甜瓜、西瓜瓤或絲瓜絡(luò)切割為合適的尺寸后放置在水熱反應(yīng)釜中，在密閉條件下在均相反應(yīng)器中180°C水熱反應(yīng)12小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后逐漸冷卻至室溫，得到碳水凝膠產(chǎn)物；
[0007]步驟2.在步驟I的碳水凝膠產(chǎn)物取出后，分別進(jìn)行乙醇洗滌、去離子水洗滌；
[0008]步驟3.將步驟2反應(yīng)得到的洗滌后的碳水凝膠放入60°C烘箱內(nèi)放置I小時(shí)以去除碳水凝膠表面部分水，然后，包裹一層錫箔紙，放入77K液氮罐中徹底冷凍干燥，最終得到內(nèi)部水分被均勻冷凍的固體產(chǎn)物；
[0009]步驟4.將步驟3得到的固體產(chǎn)物放入25°C的真空干燥箱內(nèi)12小時(shí)，緩慢抽出固態(tài)水分，得到碳?xì)饽z材料。
[0010]上述的制備方法，步驟I所述的碳水凝膠產(chǎn)物為含有少量未完全碳化的褐色可溶性雜質(zhì)的碳水凝膠材料。
[0011]一種上述的碳?xì)饽z材料的制備方法制得的碳?xì)饽z材料。
[0012]上述的碳?xì)饽z材料在治理碳基油污染水質(zhì)中的應(yīng)用。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:
[0014]1、利用廉價(jià)易得的生物質(zhì)作為原料，在簡(jiǎn)單步驟后就可制備碳?xì)饽z材料。
[0015]2、液氮冷凍操作的好處在于:避免冷凍過(guò)程中的干損；最大限度的降低碳水凝膠中的水分在冷凍過(guò)程對(duì)原有的孔道結(jié)構(gòu)的破壞；干燥過(guò)程中在較低溫度下緩慢而有效的開放孔道，避免水凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)闅饽z的過(guò)程中發(fā)生坍塌。
[0016]3、本發(fā)明中的碳?xì)饽z力學(xué)性能上類似海綿狀，具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)良的彈性(見附圖2)。
[0017]4、本發(fā)明的新型碳材料的特性，包括其高的比表面積、高機(jī)械強(qiáng)度，以超低的本體密度0.06g/m3。高比表面積決定了該材料的超強(qiáng)吸油能力；高機(jī)械強(qiáng)度決定了該材料在吸油和回收過(guò)程保持形貌的穩(wěn)定性；超低的本體密度使得其在使用過(guò)程中能確保漂浮在水體表面(見附圖4)。
[0018]5、本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單、適用于工業(yè)化大量生產(chǎn)、且成本低、基本沒(méi)有環(huán)境污染。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0019]圖1是本發(fā)明中合成的碳?xì)饽z外觀形貌。
[0020]圖2是本發(fā)明中是本發(fā)明中合成的碳?xì)饽z彈性測(cè)試，a為原狀；b為壓縮狀；c為恢復(fù)狀。
[0021]圖3是本發(fā)明的西瓜瓤碳?xì)饽z的TEM圖像。
[0022]圖4本發(fā)明的西瓜瓤碳?xì)饽z漂浮在水體表面照片。
【具體實(shí)施方式】:
[0023]以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0024]實(shí)施例1:
[0025]將甜瓜原料裁剪成合適的形狀放入聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中，在180°C溫度下放置在均相反應(yīng)器中水熱反應(yīng)12小時(shí)，反應(yīng)完全后緩慢冷卻至室溫，最后經(jīng)反復(fù)水洗滌和乙醇洗滌；得到碳水凝膠。錫箔紙包裹下的碳水凝膠放入液氮77K下迅速冷凍后，在恒定溫度25°C的真空干燥箱中干燥12小時(shí)，最終得到黑色海綿狀甜瓜碳?xì)饽z材料。
[0026]實(shí)施例2:
[0027]將西瓜瓤原料裁剪成合適的形狀放入聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中，在180°C溫度下水熱反應(yīng)12小時(shí)，反應(yīng)完全后緩慢冷卻至室溫，最后經(jīng)反復(fù)水洗滌和乙醇洗滌；錫箔紙包裹下的碳水凝膠放入液氮77K下迅速冷凍后，在恒定溫度25°C的真空干燥箱中干燥12小時(shí)，最終得到黑色海綿狀西瓜瓤碳?xì)饽z材料。
[0028]實(shí)施例3:
[0029]將絲瓜絡(luò)原料裁剪成合適的形狀放入聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中，在180°C溫度下放置在均相反應(yīng)器中水熱反應(yīng)12小時(shí)，反應(yīng)完全后緩慢冷卻至室溫，最后經(jīng)反復(fù)水洗滌和乙醇洗滌；經(jīng)過(guò)液氮77K下迅速冷凍后，在恒定溫度25°C的真空干燥箱中干燥12小時(shí)，最終得到黑色海綿狀絲瓜絡(luò)碳?xì)饽z材料。
[0030]實(shí)施例4:
[0031]將實(shí)施例1、2和3制得的碳?xì)饽z材料進(jìn)行吸油性測(cè)試，結(jié)果見表1:
[0032]表1.不同合成條件的碳?xì)饽z材料吸油性能比較
【權(quán)利要求】
1.一種碳?xì)饽z材料的制備方法，其特征是:它包括以下步驟: 步驟1.將生物質(zhì)甜瓜、西瓜瓤或絲瓜絡(luò)切割后放置在水熱反應(yīng)釜中，在密閉條件下在均相反應(yīng)器中180°c水熱反應(yīng)12小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后逐漸冷卻至室溫，得到碳水凝膠產(chǎn)物；步驟2.在步驟I的碳水凝膠產(chǎn)物取出后，分別進(jìn)行乙醇洗滌、去離子水洗滌； 步驟3.將步驟2反應(yīng)得到的洗滌后的碳水凝膠放入60°C烘箱內(nèi)放置I小時(shí)以去除碳水凝膠表面部分水，然后，包裹一層錫箔紙，放入77K液氮罐中徹底冷凍干燥，最終得到內(nèi)部水分被均勻冷凍的固體產(chǎn)物； 步驟4.將步驟3得到的固體產(chǎn)物放入25°C的真空干燥箱內(nèi)12小時(shí)，緩慢抽出固態(tài)水分，得到碳?xì)饽z材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是:步驟I所述的碳水凝膠產(chǎn)物為含有少量未完全碳化的褐色可溶性雜質(zhì)的碳水凝膠材料。
3.—種權(quán)利要求1所述的碳?xì)饽z材料的制備方法制得的碳?xì)饽z材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳?xì)饽z材料在治理碳基油污染水質(zhì)中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】B01J20/28GK103752267SQ201410007776
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】莊韋, 周滿, 陳強(qiáng), 趙亞麗, 何臻 申請(qǐng)人:常州南京大學(xué)高新技術(shù)研究院, 南京大學(xué)