一種用碳納米管海綿清理油污的方法
【專利摘要】一種用碳納米管海綿清理油污的方法，屬于納米材料應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法利用了碳納米管海綿三維多孔的網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)可以壓縮的特性以及良好的熱穩(wěn)定性。碳納米管海綿可以迅速吸附水表面的油污薄膜，在此采用先擠壓后燃燒的兩步法進(jìn)行脫附再生使用。把碳納米管海綿置于油污表面以吸附油污；取出所述的碳納米管海綿，排出所吸附的油污；燃燒所述的碳納米管海綿，將殘余的油污燒掉。這種方法易于操作，充分除去碳納米管海綿內(nèi)部的油污，獲得干凈的海綿，再次使用的時(shí)候能夠保持高的吸附性能，從而提高了碳納米管海綿再生使用性能及循環(huán)次數(shù)。
【專利說(shuō)明】一種用碳納米管海綿清理油污的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種碳納米管海綿重復(fù)使用清理油污的方法，特別涉及到機(jī)械壓縮和燃燒的兩步法，屬于納米材料應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人類的生產(chǎn)生活對(duì)環(huán)境的破壞越來(lái)越嚴(yán)重，其中水污染已經(jīng)成為一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題。油污是水污染最重要的一部分，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步人類對(duì)于石油的需求不斷增加，而隨著石油的消耗和不斷的開(kāi)采，海上采油以及運(yùn)輸帶來(lái)的石油泄漏頻頻發(fā)生，石油漂浮在海面上，迅速擴(kuò)散形成油膜，可通過(guò)擴(kuò)散、蒸發(fā)、溶解、乳化、光降解以及生物降解和吸收等進(jìn)行遷移、轉(zhuǎn)化。油類可沾附在魚鰓上，使魚窒息，抑制水鳥產(chǎn)卵和孵化，破壞其羽毛的不透水性，降低水產(chǎn)品質(zhì)量。油膜形成可阻礙水體的復(fù)氧作用，影響海洋浮游生物生長(zhǎng)，破壞了海洋生態(tài)平衡。 [0003]目前治理水污染的方法主要有三種:化學(xué)轉(zhuǎn)化法、物理方法和生物降解法。常用的吸油材料有天然纖維材料、高分子合成材料和無(wú)機(jī)材料三種，天然纖維材料主要有棉花、秸桿和羊毛等:高分子合成材料包括聚丙烯、聚乙烯和聚亞安酯等:無(wú)機(jī)材料包括活性炭、膨脹石墨、粘土等。市場(chǎng)應(yīng)用最多的是天然纖維和以聚丙烯和聚亞安酯為主制成的吸附劑。棉花和秸桿等天然纖維作為吸附劑成本低廉，量大，但是吸油過(guò)程中這些天然纖維也是吸水的，不易燃燒，導(dǎo)致后期回收不方便?；钚蕴孔鳛槲絼╋柡臀搅啃?，而且吸附后會(huì)沉降至水底，回收利用起來(lái)也比較困難。
[0004]碳納米管海綿是由碳納米管互相纏繞堆積形成的多孔塊體材料，具備了碳納米管自身的大的比表面積、疏水、很好的熱力學(xué)性質(zhì)，并且利用其孔隙結(jié)構(gòu)可以更有效地吸附油污分子。此外，碳納米管海綿塊體容易操作，可以回收循環(huán)利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種碳納米管海綿重復(fù)使用清理油污的方法。該方法充分利用了碳納米管海綿的良好的可壓縮性能，利用擠壓法將其吸附的油污排出，然后再采用燃燒法，將殘余的油污燒掉。這樣達(dá)到清除油污程度最大化，使得燃燒后的殘余物更少，再次使用率更高。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]—種用碳納米管海綿清理油污的方法(如圖1)，其特征是，包括如下步驟:
[0008]S01、把碳納米管海綿置于油污表面以吸附油污；
[0009]S02、取出所述的碳納米管海綿，排出所吸附的油污；
[0010]S03、燃燒所述的碳納米管海綿，將殘余的油污燒掉。
[0011]所述的用碳納米管海綿清理油污的方法，其特征是，還包括，將燃燒后的碳納米管海綿重新用于吸附油污，重復(fù)步驟SOl~S03循環(huán)使用該碳納米管海綿進(jìn)行油污清理。
[0012]所述的用碳納米管海綿清理油污的方法，其特征是，所述的油污包括柴油、汽油、食用油、硅油以及原油。
[0013]所述的用碳納米管海綿清理油污的方法，其特征是，在步驟S02中，把所述的碳納米管海綿壓成薄片，以排出其所吸附的油污。
[0014]所述的用碳納米管海綿清理油污的方法，其特征是，包括如下步驟:
[0015]1)將所選的碳納米管海綿放入油污表面進(jìn)行吸附；
[0016]2)將吸附油污的碳納米管海綿壓縮成薄片，使其內(nèi)部吸附的大部分油污被擠出；
[0017]3)將壓縮過(guò)的碳納米管海綿直接點(diǎn)燃，使其內(nèi)部殘余的油污燃燒直至火焰熄滅，海綿形狀膨脹；
[0018]4)將燃燒過(guò)的碳納米管海綿繼續(xù)進(jìn)行油污吸附，按照上述的步驟重復(fù)執(zhí)行，直到碳納米管海綿對(duì)油污的吸附不明顯或者結(jié)構(gòu)破壞。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果:
[0020]由于碳納米管海綿的比表面積大，碳納米管海綿對(duì)油污分子的吸附能力，宏觀的塊體結(jié)構(gòu)良好的力學(xué)性能方便操作；由于碳納米管海綿具有良好的機(jī)械壓縮性能，壓縮成薄片后結(jié)構(gòu)不易破壞，可以重復(fù)壓縮使用；由于碳納米管海綿具有良好的熱穩(wěn)定性，所以燃燒后不受影響，形狀膨脹恢復(fù)可以重復(fù)使用。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1本發(fā)明所述方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明提供的一種碳納米管海綿重復(fù)使用清理油污的方法，充分利用碳納米管海綿的良好的可壓縮性能，利用擠壓法將其吸附的油污排出，然后再采用燃燒法，將參與的油污燒掉。這樣達(dá)到清除油污程度最大化，使得燃燒后的殘余物更少，再次使用率更高。
[0023]本發(fā)明所述的碳納米管海綿重復(fù)使用清理油污的方法包括如下步驟:
[0024]I)將所選用的碳納米管海綿稱重；
[0025]2)將所使用的試驗(yàn)用油，用滴管吸取50毫升，鋪在燒杯中的去離子水表面，形成均勻的油膜；
[0026]3)將一定質(zhì)量的碳納米管海綿放入油膜表面，油膜迅速被碳納米管海綿吸附進(jìn)去，海綿依然保持浮在油膜表面；
[0027]4)將碳納米管海綿取出，放在濾紙上，清理其表面粘附的油污。
[0028]5)將吸附油污的碳納米管海綿稱重，然后計(jì)算出吸附量。
[0029]6)將吸附油污的碳納米管海綿壓縮成薄片，使其內(nèi)部吸附的大部分油污被擠出；
[0030]7)將壓縮過(guò)的碳納米管海綿直接點(diǎn)燃，使其內(nèi)部殘余的油污燃燒直至火焰熄滅，海綿形狀膨脹；
[0031]8)將燃燒過(guò)的碳納米管海綿稱重，按照上述的步驟重復(fù)試驗(yàn)。
[0032]本發(fā)明公開(kāi)的碳納米管海綿的制備可參見(jiàn)文獻(xiàn)(X.C.Gui，J.Q.Wei，K.L.Wang，A.Y.Cao, H.ff.Zhu, Y.Jia, Q.K.Shu, D.H.ffu.Adv.Mater.2010，22，617-621)
[0033]以下結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0034]實(shí)施例1-5用于說(shuō)明碳納米管海綿對(duì)柴油、汽油、硅油、食用油、香油的重復(fù)清理過(guò)程。
[0035]實(shí)施例1
[0036]碳納米管海綿重復(fù)使用清理汽油的方法:
[0037]取質(zhì)量為54mg的碳納米管海綿，將汽油IOmL滴上去離子水表面，形成均勻的汽油油膜，然后將碳納米管海綿放到油膜上，碳納米管海綿迅速吸附油膜，等到碳納米管海綿達(dá)到飽和吸附量，將碳納米管海綿取出，放在濾紙上，清理其表面粘附的油污，然后稱重，然后計(jì)算出吸附量。接著將吸附油污的碳納米管海綿壓縮成薄片，使其內(nèi)部吸附的大部分油污被擠出，再將壓縮過(guò)的碳納米管海綿直接點(diǎn)燃，使其內(nèi)部殘余的油污燃燒直至火焰熄滅，將燃燒過(guò)的碳納米管海綿稱重，按照上述的步驟重復(fù)試驗(yàn)，直到碳納米管海綿對(duì)汽油的吸附不明顯或者結(jié)構(gòu)破壞。
[0038]實(shí)施例2
[0039]碳納米管海綿重復(fù)使用清理柴油的方法:
[0040]取質(zhì)量為170mg的碳納米管海綿，將柴油50mL滴上去離子水表面，形成均勻的柴油油膜，然后將碳納米管海綿放到油膜上，碳納米管海綿迅速吸附油膜，等到碳納米管海綿達(dá)到飽和吸附量，將碳納米管海綿取出，放在濾紙上，清理其表面粘附的油污，然后稱重，然后計(jì)算出吸附量。接著將吸附油污的碳納米管海綿壓縮成薄片，使其內(nèi)部吸附的大部分油污被擠出，再將壓縮過(guò)的碳納米管海綿直接點(diǎn)燃，使其內(nèi)部殘余的油污燃燒直至火焰熄滅，將燃燒過(guò)的碳納米管海綿稱重，按照上述的步驟重復(fù)試驗(yàn)，直到碳納米管海綿對(duì)柴油的吸附不明顯或者結(jié)構(gòu)破壞。
[0041]實(shí)施例3
[0042]碳納米管海綿重復(fù)使用清理硅油的方法:
[0043]取質(zhì)量為IlOmg的碳納米管海綿，將硅油50mL滴上去離子水表面，形成均勻的油膜，然后將碳納米管海綿放到油膜上，碳納米管海綿迅速吸附油膜，等到碳納米管海綿達(dá)到飽和吸附量，將碳納米管海綿取出，放在濾紙上，清理其表面粘附的油污，然后稱重，然后計(jì)算出吸附量。接著將吸附油污的碳納米管海綿完全壓縮，使其大部分油污排出，再將壓縮過(guò)的碳納米管海綿點(diǎn)燃，使其內(nèi)部殘余的油污燃燒，將燃燒過(guò)的碳納米管海綿稱重，按照上述的步驟重復(fù)試驗(yàn)，直到碳納米管海綿對(duì)硅油的吸附不明顯或者結(jié)構(gòu)破壞。
[0044]實(shí)施例4
[0045]碳納米管海綿重復(fù)使用清理食用油的方法:
[0046]取質(zhì)量為54mg的碳納米管海綿，將食用油50mL滴上去離子水表面，形成均勻的油膜，然后將碳納米管海綿放到油膜上，碳納米管海綿迅速吸附油膜，等到碳納米管海綿達(dá)到飽和吸附量，將碳納米管海綿取出，放在濾紙上，清理其表面粘附的油污，然后稱重，然后計(jì)算出吸附量。接著將吸附油污的碳納米管海綿完全壓縮，使其大部分油污排出，再將壓縮過(guò)的碳納米管海綿點(diǎn)燃，使其內(nèi)部殘余的油污燃燒，將燃燒過(guò)的碳納米管海綿稱重，按照上述的步驟重復(fù)試驗(yàn)，直到碳納米管海綿對(duì)食用油的吸附不明顯或者結(jié)構(gòu)破壞。
[0047]實(shí)施例5
[0048]碳納米管海綿重復(fù)使用清理香油的方法:
[0049]取質(zhì)量為54mg的碳納米管海綿，將香油50mL滴上去離子水表面，形成均勻的油膜，然后將碳納米管海綿放到油膜上，碳納米管海綿迅速吸附油膜，等到碳納米管海綿達(dá)到飽和吸附量，將碳納米管海綿取出，放在濾紙上，清理其表面粘附的油污，然后稱重，然后計(jì)算出吸附量。接著將吸附油污的碳納米管海綿完全壓縮，使其大部分油污排出，再將壓縮過(guò)的碳納米管海綿點(diǎn)燃，使其內(nèi)部殘余的油污燃燒，將燃燒過(guò)的碳納米管海綿稱重，按照上述的步驟重復(fù)試驗(yàn)，直到碳納米管海綿對(duì)香油的吸附不明顯或者結(jié)構(gòu)破壞。
[0050]實(shí)施例6-8用于說(shuō)明本發(fā)明的碳納米管海綿重復(fù)使用清理原油的方法，使用實(shí)施的樣品。
[0051]實(shí)施例6-8
[0052]將原油用柴油稀釋，原油和柴油的質(zhì)量比分別為1:4、1:7和1:10。
[0053]分別取質(zhì)量為23、45和73mg的碳納米管海綿，將不同稀釋的原油50mL滴上去離子水表面，形成均勻的油膜，然后將碳納米管海綿放到油膜上，碳納米管海綿迅速吸附油膜，等到碳納米管海綿達(dá)到飽和吸附量，將碳納米管海綿取出，放在濾紙上，清理其表面粘附的油污，然后稱重，然后計(jì)算出吸附量。接著將吸附油污的碳納米管海綿完全壓縮，使其大部分油污排出，再將壓縮過(guò)的碳納米管海綿點(diǎn)燃，使其內(nèi)部殘余的油污燃燒，將燃燒過(guò)的碳納米管海綿稱重，按照上述的步驟重復(fù)試驗(yàn)，直到碳納米管海綿對(duì)柴油的吸附不明顯或者結(jié)構(gòu)破壞。
[0054]
【權(quán)利要求】
1.一種用碳納米管海綿清理油污的方法，其特征是，包括如下步驟: S01、把碳納米管海綿置于油污表面以吸附油污； S02、取出所述的碳納米管海綿，排出所吸附的油污； S03、燃燒所述的碳納米管海綿，將殘余的油污燒掉。
2.如權(quán)利要求1所述的用碳納米管海綿清理油污的方法，其特征是，還包括，將燃燒后的碳納米管海綿重新用于吸附油污，重復(fù)步驟SOl~S03循環(huán)使用該碳納米管海綿進(jìn)行油污清理。
3.如權(quán)利要求1所述的用碳納米管海綿清理油污的方法，其特征是，所述的油污包括柴油、汽油、食用油、硅油以及原油。
4.如權(quán)利要求1所述的用碳納米管海綿清理油污的方法，其特征是，在步驟S02中，把所述的碳納米管海綿壓成薄片，以排出其所吸附的油污。
5.如權(quán)利要求1所述的用碳納米管海綿清理油污的方法，其特征是，包括如下步驟: 1)將所選的碳納米管海綿放入油污表面進(jìn)行吸附； 2)將吸附油污的碳納米管海綿壓縮成薄片，使其內(nèi)部吸附的大部分油污被擠出； 3)將壓縮過(guò)的碳納米管海綿直接點(diǎn)燃,使其內(nèi)部殘余的油污燃燒直至火焰熄滅,海綿形狀膨脹； 4)將燃燒過(guò)的碳納米管海綿繼續(xù)進(jìn)行油污吸附，按照上述的步驟重復(fù)執(zhí)行，直到碳納米管海綿對(duì)油污的吸附不明顯或者結(jié)構(gòu)破壞。
【文檔編號(hào)】C02F1/40GK103771561SQ201410046226
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年2月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月10日
【發(fā)明者】曹安源, 上媛媛, 師恩政, 吳詩(shī)婷, 徐文靜 申請(qǐng)人:北京大學(xué)