[发明专利]一种超疏水三聚氰胺海绵吸附型油水分离材料的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明涉及一种超疏水三聚氰胺海绵吸附型油水分离材料的制备方法及其产品和应用，以三聚氰胺海绵为基底，并在聚吡咯表面原位还原银纳米粒子，最后进行氟化处理，使其产物具有高效油水分离功能。本方案操作工艺简单、成本低廉，所制备超亲油超疏水材料，不但机械性能好、具有超亲油和超疏水性质，实现易于再生和重复使用的目标。

技术领域

本发明属于化学合成功能材料技术领域，涉及一种吸附型油水分离材料的制备方法及其产品和应用。

背景技术

在现代工业和生活中，大量的含油废水进入水体中造成了严重的污染，特别是在石化工业、水上运输、机械加工等行业。在世界范围内，大约每年有近千万吨各种油污直接或者通过水体运动汇入海洋。这些油污通常浮在水面，阻碍了水体内外气体的交换，导致水体缺氧，对水生生物造成严重影响。由于油污的化学性质较为稳定，在自然界中较难分解、降解。这些含油废水进入水循环系统后，会引起人和动物发生疾病、破坏水中的生态链、会引起一系列的环境和社会问题。

目前常见的处理含油污水的方法有:浮选法、重力法、生物法、化学法、膜分离法、吸附法等。浮选法主要是气浮法，工艺成熟，油水分离效果好且稳定，但存在浮渣难处理的问题。重力法属于机械除油法，操作相对简单，但分离效率较低。生物法是利用微生物将油分解为简单有机物，再进一步经过植物代谢分解为二氧化碳和水，此种方法去油率高，但工艺复杂，不适合工业大范围推广应用。化学法通过化学反应将油污染物转化为沉淀以去除或直接氧化，该法油去除率高，但也存在成本较高，后续处理困难，添加试剂易造成二次污染的不足。膜分离法是采用疏水或亲水膜进行油水分离，虽然单级分离效果好，但是膜材料制备相对困难，生产难度大。吸附法采用亲油性材料吸附水体中的油类，处理效率高，对大分子有机污染物可进行深度处理。相对于其他方法，吸附法制备简单，机械性能好，可重复使用。在吸附法中常采用三聚氰胺海绵作为基体材料。三聚氰胺海绵是一种以三聚氰胺为原料制造的可弯曲的柔性的开放式泡沫，属于氨基塑料中的一种热固性树脂。其特点为具有精细的三维网状结构、卓越的吸附性、阻燃性、隔热性、耐湿热稳定性、卫生安全性及良好的二次加工性等综合性能。

目前，本领域大部分研究人员通常采用对三聚氰胺海绵表面化学处理，如引入含氟、含硫等有机基团，或者利用在三聚氰胺海表面进行接枝聚合等法来制备吸附型油水分材料。本发明为了提高三聚氰胺海绵的选择性吸油性能，增强利用效率，规避了现有三聚氰胺海绵基油水分离材料制备繁琐、原料环保性差、难以调控的缺点，提出在三聚氰胺海绵表面气相聚合聚吡咯，并在聚吡咯表面原位还原银纳米粒子，最后进行氟化处理的方法。本方法操作工艺简单、成本低廉，所制备超亲油超疏水材料，不但机械性能好、具有超亲油和超疏水性质，实现易于再生和重复使用的目标。目前，应用聚吡咯和银纳米粒子作为三聚氰胺海绵表面处理剂，用于处理含油污水还未见报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种在三聚氰胺海绵表面气相聚合聚吡咯、在聚吡咯表面原位还原银纳米粒子，并进行氟化处理，最终制备一种超疏水三聚氰胺海绵吸附型油水分离材料。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超疏水三聚氰胺海绵吸附型油水分离材料的制备方法，其制备方法步骤如下：

(1)将三聚氰胺海绵浸泡在三氯化铁乙醇溶液，让三氯化铁充分附着在三聚氰胺海绵上，再干燥得含有三氯化铁的三聚氰胺海绵；

(2)将步骤(1)含有三氯化铁的三聚氰胺海绵放入到吡咯蒸汽中，在海绵孔中气相聚合成聚吡咯，取出海绵用水洗涤至滤液变澄清，再干燥得聚吡咯三聚氰胺海绵；

(3)将步骤(2)所得聚吡咯三聚氰胺海绵放入到硝酸银溶液中浸泡，然后用水和乙醇依次洗涤，干燥后，再放入十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液浸泡，取出后用乙醇洗涤，干燥后，即得超疏水三聚氰胺海绵吸附型油水分离材料。

进一步，步骤(1)中三氯化铁乙醇溶液浓度为10～50mg/mL，浸泡时间为2～60分钟。