一種以秸稈為原料的超疏水超親油吸附劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料表面改性、吸附新材料技術(shù)領(lǐng)域，它涉及一種以秸桿為原料的超疏水超親油吸附劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油開采、運輸、加工和使用過程中，通常會面臨由于石油泄漏造成的水體污染問題，不僅是資源的嚴重浪費，還破壞了人類生活環(huán)境，威脅了生態(tài)環(huán)境平衡。目前處理溢油的方法，主要有物理法、化學(xué)法和生物法。在物理法中，采用吸附劑處理是最經(jīng)濟有效的方法。為了避免對環(huán)境造成二次污染，人們在開發(fā)吸油材料時，越來越傾向于采用與環(huán)境相容的物質(zhì)作為原料，生物質(zhì)材料由于廉價易得、可生物降解，成為材料研究的熱點。
[0003]超疏水表面是指對水的靜態(tài)接觸角在150°以上，滾動角在10°以下的表面，這種表面具有許多獨特的性質(zhì)(如自清潔、防污、減阻、防腐蝕性等)，在很多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。材料的浸潤性能取決于其表面的化學(xué)組成和微觀幾何結(jié)構(gòu)。人們主要通過兩類方法制備具有特殊表面潤濕性能的固體材料，一是在低表面能的基質(zhì)表面上構(gòu)建微米/納米級粗糙結(jié)構(gòu)，二是將低表面能的材料涂覆在帶有微米/納米粗糙結(jié)構(gòu)的固體表面。
[0004]眾所周知，秸桿是重要的固體農(nóng)林廢棄物，產(chǎn)量豐富，價格低廉，環(huán)境友好，具有低密度、天然可降解的特點。在建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的今天，以玉米秸桿為原料的超疏水超親油秸桿吸附劑的研究具有重要的現(xiàn)實意義和實用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種以秸桿為原料的超疏水超親油吸附劑及其制備方法，可作為高效吸油劑，分離速度快，可應(yīng)用于含油廢水的處理。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中一種以秸桿為原料的超疏水超親油吸附劑及其制備方法是按下述步驟進行的:
[0007]步驟一、將秸桿粉碎過篩，然后浸漬于混合溶液中，所述混合溶液是由過氧化氫、氫氧化鈉和蒸餾水按(3?5): (0.45?I): (80?100)質(zhì)量比配制的，然后用鹽酸調(diào)節(jié)pH至中性，用蒸饋水洗滌三次，在50°C?60°C烘箱下干燥至質(zhì)量恒定；
[0008]步驟二、在磁力攪拌條件下，用油浴將200mL?250mL蒸餾水加熱到60°C?70°C，保持反應(yīng)溫度為60°C?70°C，加入5.5g?6g硝酸鋅，繼續(xù)攪拌至完全溶解后，加入7g?8g氫氧化鈉后反應(yīng)6h?20h，冷卻至室溫，離心分離，依次用無水乙醇和蒸饋水洗滌，然后在40°C?55°C下烘干，得到氧化鋅顆粒；
[0009]步驟三、將0.05mL?0.1mL醋酸、0.1mL?0.2mL十六烷基三甲氧基硅烷分別逐滴滴加到1mL?15mL甲醇中，然后加入0.0lg?0.03g十二燒基苯磺酸鈉，混合均勾后，得到改性液；
[0010]步驟四、將0.1g?0.5g步驟一處理后的秸桿和0.08g?0.14g步驟二獲得的氧化鋅顆粒加入步驟三配制的改性液中，在室溫攪拌條件下反應(yīng)4h?5h，再在60°C?70°C真空干燥箱中反應(yīng)2h?3h，依次用蒸餾水和無水乙醇洗滌，在50°C?60°C烘箱中烘干，獲得超疏水超親油吸附劑。
[0011 ] 所述秸桿為玉米秸桿、小麥秸桿、水稻秸桿等。
[0012]本發(fā)明以秸桿為原料，保留了秸桿可生物降解的特性，制備得到的超親油超疏水吸附劑，具有經(jīng)濟成本低、制備工藝簡單、生產(chǎn)周期短等特點，是一種新型的吸油材料，可實現(xiàn)溢油的快速清除。由于秸桿的密度較低，使用后的吸附劑仍然浮于水體表面，易于回收處理。
[0013]本發(fā)明方法的適用性廣泛，可采取不同種類的秸桿作為原材料，例如玉米秸桿、小麥稻桿、水稻稻桿等。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0015]1、使用秸桿作為原材料，是一種天然可降解的生物質(zhì)材料，可以快捷從人們的日常生活和生產(chǎn)加工中獲得，具有環(huán)境友好、儲量豐富的特點，開發(fā)出一種優(yōu)異性能的吸附劑，是固體農(nóng)林廢棄物的有效開發(fā)利用方式。
[0016]2、本發(fā)明制備得到的超疏水超親油秸桿吸附劑，與水的接觸角為154°，與油的接觸角為0°，能夠快速被油滴潤濕，是一種新型的吸油劑，可以實現(xiàn)高效的含油廢水中油分和水分的分尚。
[0017]3、本發(fā)明制備得到的超疏水超親油秸桿吸附劑，可以廣泛應(yīng)用于海洋溢油處理、工業(yè)污水凈化、食品廢油處理等方面，分離速度快，吸附效率高。
[0018]4、本發(fā)明實驗方案可行性高，原材料來源豐富，操作工藝簡單，資金投入少，制備周期短，反應(yīng)條件溫和，不需要大型儀器設(shè)備，可以實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)加工，具有很廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0019]圖1是原始秸桿放大2000倍的電鏡照片(SEM)；圖2是【具體實施方式】一方法制備的超親油超疏水吸附劑放大2000倍的電鏡照片(SEM);圖3是【具體實施方式】一方法制備的超親油超疏水吸附劑放大10000倍的電鏡照片(SEM);圖4是【具體實施方式】一方法制備的超親油超疏水吸附劑放大20000倍的電鏡照片(SEM);圖5是原始秸桿與水的接觸角照片；圖6是【具體實施方式】一方法制備的超親油超疏水吸附劑與水的接觸角照片；圖7是【具體實施方式】一方法制備的超親油超疏水吸附劑與柴油的接觸角照片。
【具體實施方式】:
[0020]【具體實施方式】一:本實施方式中以秸桿為原料的超疏水超親油吸附劑及其制備方法是按下述步驟進行的:
[0021]步驟一、將玉米稻桿粉碎過60目篩，然后浸漬于混合溶液中，所述混合溶液是由過氧化氫、氫氧化鈉和蒸餾水按5: I: 100質(zhì)量比配制的，然后用鹽酸調(diào)節(jié)pH至中性，用蒸餾水洗滌三次，在60°C烘箱下干燥至質(zhì)量恒定；
[0022]步驟二、在磁力攪拌條件下，用油浴將250mL蒸餾水加熱到70°C，保持反應(yīng)溫度為700C，加入6g硝酸鋅，繼續(xù)攪拌至完全溶解后，加入Sg氫氧化鈉后反應(yīng)20h，冷卻至室溫，離心分離，依次用無水乙醇和蒸餾水洗滌，然后在55°C下烘干，得到氧化鋅顆粒；
[0023]步驟三、將0.1mL醋酸、0.2mL十六烷基三甲氧基硅烷分別逐滴滴加到15mL甲醇中，然后加入0.03g十二烷基苯磺酸鈉，混合均勻后，得到改性液；
[0024]步驟四、將0.5r步驟一處理后的玉米秸稈和0.14g步驟二獲得的氧化鋅顆粒加入步驟三配制的改性液中，在室溫攪拌條件下反應(yīng)5h，再在70°C真空干燥箱中反應(yīng)3h，依次用蒸餾水和無水乙醇洗滌，在60°C烘箱中烘干，獲得超疏水超親油吸附劑。
[0025]對超親油超疏水吸附劑的性能研究:原始秸桿對水的接觸角為0°，不能夠分離油水混合物；本實施方式方法制備的超疏水超親油吸附劑對水的接觸角為154°，當投入到油水混合物中，只吸收油分，幾乎不吸收水分，可以快速分離油水混合物。原始秸桿對柴油的吸附量為4.7g/g，對原油的吸附量為5.5g/g ;本實施方式的方法制備的超疏水超親油吸附劑對柴油的吸附量達到18.lg/g，對原油的吸附量達到20.4g/go
[0026]未經(jīng)處理的秸桿纖維表面存在蠟燭物質(zhì)，使得纖維表面比較光滑，經(jīng)步驟一的操作降低秸桿中的半纖維素和木質(zhì)素的組分，可以去除纖維表面的雜質(zhì)及灰塵，除掉纖維表面的蠟狀物質(zhì)，使纖維表面變得膨松粗糙，增加秸桿的比表面積和纖維表面羥基的相對含量，使得