乳液法制備磁性吸油微球的方法
【專利摘要】一種乳液法制備磁性吸油微球的方法，涉及一種磁性吸油微球的制備方法。本發(fā)明的目的是提供一種經(jīng)濟高效、使用靈活、收集方便的磁性吸油微球的制備方法。所述方法步驟如下：步驟一、MTMS(甲基三甲氧基硅烷)用W/O乳狀液制備磁性凝膠；步驟二、磁性多孔氣凝膠的制備。本發(fā)明制備的凝膠微球粒子具有高表面積和相對較大的孔隙體積和不同平均顆粒直徑，大約從25μm到幾百μm。并且氣凝膠具有很好的彈性性能，表現(xiàn)出較好的疏水性能。吸收比率可以達到50-180倍的自身重量。
【專利說明】乳液法制備磁性吸油微球的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁性吸油微球的制備方法，具體涉及一種乳液法制備磁性吸油微球的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著海上石油資源的日益開發(fā)，溢油事故不斷增加。世界每年都會發(fā)生類似漏油事件，隨著工業(yè)社會進程的加快，我國石油污染日漸嚴(yán)峻。2010年5月5日，美國墨西哥灣原油泄漏事件引起了國際社會的高度關(guān)注，美國南部路易斯安那州沿海一個石油鉆井平臺當(dāng)?shù)貢r間2010年4月20日晚10點左右起火爆炸，造成7人重傷、至少11人失蹤，直到2010年7月15日，英國石油公司才宣布，新的控油裝置已成功罩住水下漏油點，再無原油流入墨西哥灣。為期近3個月的石油泄漏事件不僅造成巨大的經(jīng)濟損失，給環(huán)境帶來的壓力更是持久且嚴(yán)重的，對水生生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的人為干擾。目前溢油事故的處理方法主要包括物理、生物和化學(xué)方法，其中生物方法較慢周期較長切效率低，化學(xué)方法會產(chǎn)生二次污染，物理吸附法是較好的處理海洋溢油的方法。但是，目前社會上存在的吸油材料多有吸油效率低，吸油材料本身也是污染源頭，二次處理不方便，成本高等缺點。因此制備新型綠色環(huán)保吸油材料具有巨大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
[0003]市面上一般都是利用圍油欄或者吸油氈來處理溢油，但是由于面積過大，使用起來非常不靈活。如果把面積變小，吸收溢油后的吸油材料又會過于分散，從而導(dǎo)致難以收集打撈，造成二次污染。所以非常有必要開發(fā)一種經(jīng)濟高效、使用靈活、收集方便的吸油材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種經(jīng)濟高效、使用靈活、收集方便的磁性吸油微球的制備方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種乳液法制備磁性吸油微球的方法，具體操作步驟如下:
步驟一、MTMS(甲基三甲氧基硅烷)用W/0乳狀液制備磁性凝膠在燒杯中混合攪拌10-20mL醋酸溶液、3-5mLFeCl3溶液，l_2mL表面活性劑、5_10mL乳化劑，然后加入50-100mLMTMS，在常溫下繼續(xù)攪拌20_60min。將混合液體中加入250_500mL娃油，再加入5-10mL、摩爾濃度為6.5-15mol/L的氨水溶液,攪拌20_60min,然后在40_50°C下凝膠。然后把溫度加熱到90-12(TC，形成磁性凝膠。
[0006]本步驟中，所述表面活性劑除了 CTAB (十六烷基三甲基溴化銨)之外，其他離子型表面活性劑(包括陽離子表面活性劑與陰離子表面活性劑)、非離子型表面活性劑、兩性表面活性劑、復(fù)配表面活性劑、其他表面活性劑等均可用于上述實驗過程。
[0007]本步驟中，所述乳化劑使用W/0乳化劑均可。
[0008]步驟二、磁性多孔氣凝膠的制備
將磁性凝膠在40-60°C下老化2-4天，繼續(xù)在40-60°C下用去離子水清洗3_5次、每次8-10h，去除表面活性劑和其它未反應(yīng)的物質(zhì)。清洗完后，在40-60°C下用乙醇置換4-6次，每次12-24h。最后用酒精超臨界干燥(270-290°C、80-100 MPa)得到彈性氣凝膠，即磁性多孔MTMS氣凝膠。
[0009]本發(fā)明具有如下有益效果:
1、油包水(W/0)乳液是由聚合體系(分散相)和油(連續(xù)相)，交聯(lián)形成的分散相凝膠粒子。本發(fā)明制備的凝膠微球粒子具有高表面積和相對較大的孔隙體積和不同平均顆粒直徑，大約從25ΜΠ1到幾百Mffl。并且氣凝膠具有很好的彈性性能，表現(xiàn)出較好的疏水性能。吸收比率可以達到50-180倍的自身重量。
[0010]2、本發(fā)明產(chǎn)物利用乳液法制備的微球比較均勻，孔隙度高，吸油效率高。
[0011]3、制作工藝簡單、成本低、使用方便、能夠有效吸收多種有機溶劑和油類物質(zhì)，吸收強度大，吸收比例大，吸附回收即可，吸油材料沒有吸收殘留、引起二次污染很小。
[0012]4、本發(fā)明制備的磁性多孔MTMS氣凝膠吸油材料內(nèi)部形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠吸收自身體積很多倍的油，表面明顯可以觀察到有顆粒狀結(jié)構(gòu)，這是Fe3O4磁性粒子。氣凝膠的密度很低，孔隙度較高。在氣凝膠上有Fe3O4磁性材料沉積在上面，顯示磁性，可以被磁鐵吸起，收集方法簡便，不易殘留。
[0013]5、本發(fā)明制備出的MTMS氣凝膠微球吸油材料能夠有效吸收俄油、柴油、汽油、花生油、大豆油、橄欖油、四氯化碳、環(huán)己烷、乙酸乙酯、石油醚等多種有機溶劑及油品。吸收過后，用市面上銷售的磁鐵或者電磁鐵可以較簡便的收集吸油后的氣凝膠微球。
[0014]6、本發(fā)明中制備工藝比較成熟，所以具有極大的生產(chǎn)、應(yīng)用前景。
【具體實施方式】
[0015]下面對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。
[0016]【具體實施方式】一:本實施方式以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)為硅源、水為溶劑、醋酸和氨水作為酸堿催化劑，采用酸堿兩步法和酒精超臨界干燥制備了透明塊體氣凝膠，采用乳液從有機凝膠超臨界萃取溶劑，使生產(chǎn)的高度多孔氣凝膠具有高表面積。具體操作步驟如下:
步驟一、MTMS用W/0乳狀液制備磁性凝膠
在燒杯中混合攪拌IOmL醋酸溶液、3mLFeCl3溶液，ImL表面活性劑CTAB (十六烷基三甲基溴化銨)、5mL乳化劑(SQE-21萬能乳化劑購于廣州宇泰化工有限公司)，然后加入50mLMTMS,在常溫下繼續(xù)攪拌20min。將混合液體中加入250mL硅油，再加入5mL、摩爾濃度為6.5mol/L的氨水溶液，攪拌20min，然后在40°C下凝膠。然后把溫度加熱到90°C，形成磁
性凝膠。
[0017]步驟二、磁性多孔氣凝膠的制備
將取出的濕凝膠在40°C下老化兩天，繼續(xù)在40°C下用去離子水清洗3次、每次8h，去除表面活性劑和其它未反應(yīng)的物質(zhì)。清洗完后，在40°C下用乙醇置換4次，每次12h。最后用酒精超臨界干燥得到彈性氣凝膠，即磁性多孔MTMS氣凝膠。
[0018]對本實施方式制備的磁性氣凝膠微球吸油材料吸油性能進行系統(tǒng)測試,吸油材料具體使用方法如下:將磁性氣凝膠微球均勻的灑在溢油表面，可以看到氣凝膠微球吸收油速度很快，油向微球移動并且團聚在一起被吸收。利用電磁鐵可以較容易的把吸油后的磁性氣凝膠微球吸油材料輕松地吸收，在水面上幾乎沒有油和吸油微球的殘留。
[0019]【具體實施方式】二:本實施方式以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)為硅源、水為溶劑、醋酸和氨水作為酸堿催化劑，采用酸堿兩步法和酒精超臨界干燥制備了透明塊體氣凝膠，采用乳液從有機凝膠超臨界萃取溶劑，使生產(chǎn)的高度多孔氣凝膠具有高表面積。具體操作步驟如下:
步驟一、MTMS用W/0乳狀液制備磁性凝膠
在燒杯中混合攪拌IlmL醋酸溶液、3.5mLFeCl3溶液，2mL表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉、6mL乳化劑(SQE-21萬能乳化劑購于廣州宇泰化工有限公司)，然后加入50mLMTMS，在常溫下繼續(xù)攪拌20min。將混合液體中加入250mL硅油，再加入5mL、摩爾濃度為6.5mol/L的氨水溶液，攪拌20min，然后在40°C下凝膠。然后把溫度加熱到90°C，形成磁性凝膠。
[0020]步驟二、磁性多孔氣凝膠的制備
將取出的濕凝膠在40°C下老化兩天，繼續(xù)在40°C下用去離子水清洗5次、每次8h，去除表面活性劑和其它未反應(yīng)的物質(zhì)。清洗完后，在40°C下用乙醇置換4次，每次12h。最后用酒精超臨界干燥得到彈性氣凝膠，即磁性多孔MTMS氣凝膠。
[0021]對本實施方式制備的磁性氣凝膠微球吸油材料吸油性能進行系統(tǒng)測試,吸油材料具體使用方法如下:將磁性氣凝膠微球均勻的灑在溢油表面，可以看到氣凝膠微球吸收油速度很快，油向微球移動并且團聚在一起被吸收。利用電磁鐵可以較容易的把吸油后的磁性氣凝膠微球吸油材料輕松地吸收，在水面上幾乎沒有油和吸油微球的殘留。制備的吸油材料置于150 X 150cm面積的溢油與水的混合物中，添加溢油30g后，加入制備的吸油材料
0.5g，5min能夠吸油97%，飽和吸油率達到自身重量的60倍。采用磁鐵吸收打撈，吸油徹底，保油率高，達到99%。
【權(quán)利要求】
1.一種乳液法制備磁性吸油微球的方法，其特征在于所述方法步驟如下: 步驟一、MTMS用W/0乳狀液制備磁性凝膠 在燒杯中混合攪拌10-20mL醋酸溶液、3-5mLFeCl3溶液，l_2mL表面活性劑、5_10mL乳化劑，然后加入50-100mLMTMS，在常溫下繼續(xù)攪拌20_60min ;將混合液體中加入250_500mL娃油，再加入5-10mL、摩爾濃度為6.5-15mol/L的氨水溶液,攪拌20_60min,然后在40_50°C下凝膠；然后把溫度加熱到90-120°C，形成磁性凝膠； 步驟二、磁性多孔氣凝膠的制備 將磁性凝膠在40-60°C下老化2-8天，繼續(xù)在40-60°C下用去離子水清洗3_5次；清洗完后，在40-60°C下用乙醇置換4-6次；最后用酒精超臨界干燥得到彈性氣凝膠，即磁性多孔MTMS氣凝膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳液法制備磁性吸油微球的方法，其特征在于所述表面活性劑為離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、兩性表面活性劑或復(fù)配表面活性劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳液法制備磁性吸油微球的方法，其特征在于所述表面活性劑為CTAB。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳液法制備磁性吸油微球的方法，其特征在于所述乳化劑為W/0乳化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳液法制備磁性吸油微球的方法，其特征在于所述去離子水清洗時，每次清洗8-1 Oh。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳液法制備磁性吸油微球的方法，其特征在于所述乙醇置換時，每次置換時間為12-24h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳液法制備磁性吸油微球的方法，其特征在于所述超臨界干燥溫度為270-290°C、壓力為80-100 MPa。
【文檔編號】B01J20/30GK103977764SQ201410227552
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】劉宇艷, 劉振國, 王永臻, 吳松全 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)