[发明专利]一种多孔磁性疏水材料及其制备方法、在油污处理的应用

说明书

本发明提供了一种多孔磁性疏水材料及其制备方法、在油污处理的应用，制备方法包括：制备Fe₃O₄纳米磁珠；对水葫芦进行预处理，并将预处理后的水葫芦置于真空管式炉中碳化，得到多孔碳材料；将所述Fe₃O₄纳米磁珠分散在溶剂内形成混合液，将所述混合液滴加到所述多孔碳材料表面，真空干燥后，得到多孔磁性材料；利用全氟辛基三乙氧基硅烷乙醇溶液对所述多孔磁性材料进行疏水处理，清洗烘干后，即得到多孔磁性疏水材料。本发明将水葫芦制备成生物碳材料，再通过自组装的方式将Fe₃O₄磁珠和全氟辛基三乙氧基硅烷修饰到水葫芦生物碳表面，形成一种多孔磁性疏水生物碳材料，充分利用水葫芦资源，提高其经济附加值。

技术领域

本发明涉及生物碳材料技术领域，特别涉及一种多孔磁性疏水材料及其制备方法、在油污处理的应用。

背景技术

油类水污染是指进入水体的油及其制品引起水质下降或恶化的污染。此类水污染极大地降低了水资源的利用，严重威胁着人类和其他生物的健康。造成油类水污染的原因繁多，如运输和贮存过程中的油泄漏、机械制造和服务过程中的油排放、生活污水中的食用脂肪和油脂废物等。目前，消除油污染的方法主要有燃烧、过滤和收集，然而燃烧可能导致另一种环境污染，如烟雾和有毒气体，因此，过滤和收集被认为是最有效、最经济的处理方法。

理想的油吸附剂需要具有较强的吸附能力和较高的吸附效率，同时具备较高的分离效率和高通量。目前，许多研究人员集中于制造各种类型的气凝，如：DZ等人将聚乳酸溶于二甲基甲酰胺和二氯甲烷混合溶液中，通过静电纺丝技术制备一种PLA膜；CY等人通过自组装法制备一种F-TiO2@PPS膜，PLA膜与F-TiO2@PPS膜都具有较好的吸油能力，并具有低密度、高孔隙率的特点，但是其制备过程繁琐、成本高昂、且副产物也会污染环境。

水葫芦(Eichhornia crassipes)又叫凤眼蓝，是一种浮水植物，其生长迅速，繁殖能力强，可用于治理水体富营养化氮、磷污染问题，然而水葫芦极强的适应能力使水葫芦的生长容易失去控制而泛滥成灾，并引起了一系列的危害：如影响航道运输，堵塞河道，污染水体，影响水产品质量，破坏水生态的平衡等，对水质和养殖业造成了不利的影响。而物理打捞过程除了高昂的打捞成本外，如何处理数量庞大的水葫芦废弃物也是一个棘手问题；现有的填埋法或者堆制有机肥、土壤改良剂等技术均较为粗放，利用附加值较低。

但从另一角度来看，水葫芦是一种典型的水生纤维生物质，数量庞大的水葫芦蕴藏着巨大的生物质资源。如果能将这些水葫芦加以利用，用于油水分离和污水处理，不仅可解决水葫芦的处理处置问题，还可以变废为宝，将其转化为高附加值产品。

发明内容

本发明旨在一定程度上解决如何将水葫芦用于油水分离和污水处理方面。

为解决上述问题，本发明提供了一种多孔磁性疏水材料的制备方法，包括：

制备Fe₃O₄纳米磁珠；对水葫芦进行预处理，并将预处理后的水葫芦置于真空管式炉中碳化，得到多孔碳材料；将所述Fe₃O₄纳米磁珠分散在溶剂内形成混合液，将所述混合液滴加到所述多孔碳材料表面，真空干燥后，得到多孔磁性材料；利用全氟辛基三乙氧基硅烷乙醇溶液对所述多孔磁性材料进行疏水处理，清洗烘干后，即得到多孔磁性疏水材料。

可选地，所述制备Fe₃O₄纳米磁珠，包括：将氯化铁和乙酸钠溶解于乙二醇，并于180-220℃下进行水热反应，得到所述Fe₃O₄纳米磁珠。

可选地，所述Fe₃O₄纳米磁珠的粒径为780-820nm。