[发明专利]一种吸油气凝胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，尤其涉及一种吸油气凝胶及其制备方法。

背景技术

随着工业的发展，含油污的废水、海洋石油泄漏等造成的污染给地球生物的生存条件造成破坏，迫使人类亟需开发大量优良的吸油材料。目前，吸油材料主要分为三大类：无机吸油材料、有机天然吸油材料和有机合成吸油材料。无机吸油材料包括沸石、硅藻土、粘土和二氧化硅等，它们对油的吸附量较小；有机天然吸油材料包括麦秆、木制纤维、树皮和洋麻等，这些有机天然吸油材料吸油的同时也吸水，浮力性质差；有机合成吸油材料包括聚氨酯泡沫吸油树脂、发泡聚苯乙烯、熔喷聚丙烯、气凝胶等。与无机吸油材料和有机天然吸油材料相比，有机合成吸油材料具有亲油性和疏水性，具有更好的吸油性能，且易制备和重复使用，常被作为处理油污的材料。

有机合成吸油材料中的气凝胶是一种具有纳米级超细颗粒相互聚集构成的纳米级网络结构，并在网络结构中充满空气的轻质、多孔、非晶态的固态材料。气凝胶的颗粒尺寸介于1nm～100nm之间，孔隙率高达99%，密度为0.03g/m³～0.80g/m³。气凝胶独特的纳米网络结构，使其在吸附方面具有广阔的应用前景。

现有技术中，以间苯二酚和甲醛为原料，在催化剂和表面活性剂的作用下，经溶胶-凝胶、溶剂置换、超临界干燥、炭化等过程合成了碳气凝胶。实验结果表明：该碳气凝胶的吸油率为27g/g，吸油率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种吸油气凝胶及其制备方法，本发明提供的方法制得的吸油气凝胶的吸油率较高。

本发明提供了一种吸油气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

a)将间苯二酚、甲醛、碳酸钠、碳纳米管和水混合进行酚醛反应，得到水凝胶；

b)将所述步骤a)得到的水凝胶与表面活性剂混合后进行第一固液分离，得到固体水凝胶；

c)采用有机溶剂对所述步骤b)得到的固体水凝胶进行浸泡，然后进行第二固液分离，得到有机凝胶；

d)将所述步骤c)得到的有机凝胶干燥和炭化，得到吸油气凝胶。

优选地，所述碳纳米管的直径为1nm～300nm。

优选地，所述步骤a)中的间苯二酚、甲醛、碳纳米管、碳酸钠和水的摩尔比为1:(1.5～5):(0.01～0.5):(0.001～0.1):(100～10000)。

优选地，所述步骤a)中酚醛反应的温度为5℃～50℃；

所述步骤a)中酚醛反应的时间为2h～200h。

优选地，所述步骤b)中的表面活性剂包括失水山梨醇酯、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸甲酯乙氧基化物、聚丙二醇的环氧乙烷加成物和烷基醇酰胺中的一种或多种；

所述步骤b)中的表面活性剂与所述水凝胶的质量比为0.0001～0.01:1。

优选地，所述步骤c)中的有机溶剂包括丙酮、甲醇、乙醇和四氢呋喃中的一种或多种；

所述步骤c)中的有机溶剂与固体水凝胶的体积比为0.5～10:1。

优选地，所述步骤c)中浸泡的时间为2h～200h。

优选地，所述步骤c)中干燥为超临界干燥。

优选地，所述步骤d)中炭化的温度为500℃～2000℃；

所述步骤d)中炭化的时间为0.5h～10h。

本发明提供了一种吸油气凝胶，由上述技术方案所述的制备方法制得，所述吸油气凝胶的吸油率为50g/g～2000g/g。

本发明提供了一种吸油气凝胶的制备方法，包括以下步骤：将间苯二酚、甲醛、碳纳米管、碳酸钠和水混合进行酚醛反应，得到水凝胶；将所述水凝胶与表面活性剂混合后进行第一固液分离，得到固体水凝胶；采用有机溶剂对所述固体水凝胶进行浸泡，然后进行第二固液分离，得到有机凝胶；将所述有机凝胶干燥和炭化，得到吸油气凝胶。本发明提供的方法制备得到的吸油气凝胶以碳纳米管为骨架，所述碳纳米管的存在使得到的吸油气凝胶的孔隙更大，提高了吸油率。实验结果表明：本发明制备的吸油气凝胶的吸油率可高达2000g/g。

具体实施方式

本发明提供了一种吸油气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

a)将间苯二酚、甲醛、碳酸钠、碳纳米管和水混合进行酚醛反应，得到水凝胶；

b)将所述步骤a)得到的水凝胶与表面活性剂混合后进行第一固液分离，得到固体水凝胶；

c)采用有机溶剂对所述步骤b)得到的固体水凝胶进行浸泡，然后进行第二固液分离，得到有机凝胶；