[发明专利]一种可直接吸附与分离处理水下油的材料及其制备方法

说明书

本发明属于水处理领域，特别涉及一种可直接吸附与分离处理水下油的材料及其制备方法。本发明的可直接吸附水下油的材料是泡沫镍进行化学改性制得。首先通过水热法在泡沫镍上制备氧化钴微米结构，之后用多巴胺‑十八胺改性得到微纳米复合结构超疏水性泡沫镍，最后将微结构顶端用多巴胺进行亲水改性处理。该超疏水性泡沫镍通过提高其微结构沟槽内空气层的水下稳定性，进而实现水下油的可直接吸附与分离。本发明与传统水处理产品相比高效率、无噪声、无复杂设备、低能耗、不会带来二次污染等优点，特别适用于水下油的可直接吸附与分离处理。

技术领域

本发明属于水处理领域，特别涉及一种可直接吸附与分离处理水下油的材料及其制备方法。

背景技术

随着石油化工业的发展，全球范围内的工业含油废水排放量迅速攀升，已造成严重的环境和生态问题。油类物质在废水中通常以三种状态存在：油在废水中分散的颗粒较大，粒径大于100微米，在石油污水中占总油量的60～80％；油在废水中分散的颗粒较小，呈乳化状态；油呈溶解状态，溶解度约为5～15mg/L。目前含油废水通常使用隔油池回收浮油或重油，通过如：重力法、浮选法、吸附法、膜分离等方法实现油水分离，因此普遍存在着其分离方法复杂、分离效率低、高能耗等诸多问题。

特殊浸润性材料由于其具有高选择性、高效率等特点已成为广泛关注的热点。其中，超疏水海绵具有高孔隙率、高弹性、高选择性等优异特性，表现出极为高效、可重复使用的吸油能力，已作为理想的吸附剂材料被广泛研究与应用。但超疏水海绵吸油能力针对于水面上浮油的吸附是有效，而对于水下油的吸附是无法保障。究其原理，超疏水海绵的高选择性吸附是其超疏水性作为前提，Cassie浸润状态(超疏水表面微结构内空气层)的稳定性对水中油的吸油性起着极为重要作用，一旦空气层稳定性下降则水下吸油能力急剧下降乃至完全丧失。因此，水下微结构内空气层的稳定性是影响超疏水海绵吸油能力的极为关键参数，如何使其在水下仍保持高吸附效率是超疏水海绵水下应用的关键。

因此，有必要研发一种新型材料，使其能具有稳定的水下微结构内空气层，且在水下可保持高吸附效率。

发明内容

根据上述提出目前在分离水下油时，多数分离方法存在方法复杂、效率低、能耗高等问题，且特殊浸润性材料受水下微结构内空气层的稳定性影响等技术问题，而提供一种可直接吸附与分离处理水下油的材料及其制备方法。本发明主要在泡沫镍基底上制备微纳米复合结构，进而得到具有超疏水性能的表面，再通过对仿生槐叶苹的超疏水性泡沫镍微结构顶端处用亲水性物质修饰的方法增强其水下微结构内空气层的稳定性，进而实现水下油的可直接吸附与分离处理，具有低能耗、可重复性、高效率、不会带来二次污染等优点。

本发明采用的技术手段如下：

一种可直接吸附与分离处理水下油的材料，其特征在于：所述材料是具有微纳米复合结构的超疏水性泡沫镍，所述超疏水性泡沫镍的微纳米复合结构顶端经过亲水改性处理。

本发明还公开了一种上述的可直接吸附与分离处理水下油的材料的制备方法，其特征在于：在泡沫镍基底上制备微纳米复合结构，从而得到的具有微纳米复合结构的超疏水性泡沫镍，再通过对所述超疏水性泡沫镍的微纳米复合结构顶端进行亲水改性处理，用以增强其水下微结构内空气层的稳定性，进而实现水下油的可直接吸附与分离处理。

进一步地，所述超疏水性泡沫镍是通过水热法和溶液法相结合在泡沫镍上制备氧化钴微米结构，再用多巴胺-十八胺化学改性得到的。

进一步地，所述水热法和溶液法相结合是指，将泡沫镍在2M盐酸溶液中超声清洗20分钟，后用去离子水反复清洗三次烘干；将配制液Ⅰ与经清洗处理后的泡沫镍放入聚四氟乙烯为衬底的反应釜中进行水热反应，反应后的泡沫镍用去离子水清洗、干燥，得到具有氧化钴微米结构的泡沫镍，其中，配制液Ⅰ为六水合硝酸钴、尿素、氟化铵混合的乙二醇/水溶液。