一種超疏水秸稈吸油劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于吸附新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種超疏水秸桿吸油劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]油類是重要的能源和工業(yè)原料，人類的生產(chǎn)生活離不開油。我國社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了油資源的開發(fā)利用。隨著海上石油生產(chǎn)和海洋交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，海洋溢油事故的發(fā)生越來越頻繁，油品泄漏不僅是資源的浪費(fèi)，對(duì)水體構(gòu)成的威脅也不容忽視，導(dǎo)致了嚴(yán)重的水體污染，破壞了生態(tài)系統(tǒng)平衡，因此，含油廢水處理成為國內(nèi)外研宄的熱點(diǎn)。目前，吸附法是處理溢油的最經(jīng)濟(jì)有效且最常見的方法，具有吸油效率高、油品易回收的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油化工、貯油運(yùn)輸、食品工業(yè)、機(jī)械工業(yè)等產(chǎn)生的溢油的回收。近年來，人們從生物體呈現(xiàn)出的獨(dú)特表面潤濕性能得到靈感，對(duì)具有自清潔特性的超疏水性表面進(jìn)行了深入的研宄。超疏水物質(zhì)的獨(dú)特優(yōu)異性能，解決了許多以前人們難以應(yīng)對(duì)、困擾人類的各種問題。我國農(nóng)作物秸桿資源非常豐富，大量的秸桿被棄置在環(huán)境中，或被就地焚燒，浪費(fèi)了資源，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提出操作方法簡單，經(jīng)濟(jì)成本低、環(huán)境友好的一種超疏水秸桿吸油劑的制備方法，可以解決現(xiàn)有的石油泄漏問題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]超疏水秸桿吸油劑的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的:
[0006]一、用粉碎機(jī)將秸桿處理成粉末狀，過60?80目的篩，依次用蒸餾水、無水乙醇及蒸餾水洗，烘干，得到秸桿粉末；
[0007]二、將0.1?0.4mL十七氟癸基三乙氧基硅烷連續(xù)滴加到70?90mL無水乙醇中，再加入0.1?0.8g粒徑為150?200nm的二氧化硅粉末(或者二氧化硅溶膠)，在超聲波頻率為28?40KHz、超聲波功率為360?600W的條件下超聲分散，然后加入0.3g?1.0g步驟一制得的秸桿粉末，在室溫?cái)嚢钘l件下反應(yīng)5?10小時(shí)，置于60?75°C烘箱中繼續(xù)反應(yīng)2?5小時(shí)，取出后用無水乙醇洗，然后在50?70°C條件下干燥至質(zhì)量恒定，即得到超疏水秸桿吸油劑。
[0008]步驟二所述二氧化硅粉末的制備方法如下:
[0009]在磁力攪拌條件下，將10?20mL娃酸乙醋、160?200mL無水乙醇、15?2OmL蒸餾水、5?1mL氨水加入到同一燒杯中，在室溫下反應(yīng)60?150分鐘，靜置12?18小時(shí)，經(jīng)過離心分離，用無水乙醇沖洗，在50?70°C條件下干燥，獲得二氧化硅粉末；制得的二氧化硅顆粒的直徑大小為150?200nm。
[0010]步驟二中所述二氧化硅溶膠的制備方法如下:在磁力攪拌條件下，將10?20mL硅酸乙醋、160?200mL無水乙醇、15?20mL蒸館?水、5?1mL氨水加入到同一燒杯中，在室溫下反應(yīng)60?150分鐘，靜置12?18小時(shí)，獲得二氧化娃溶膠。
[0011]本發(fā)明以農(nóng)業(yè)廢棄物秸桿為原料，制備了一種新型超疏水秸桿吸油劑，與水的接觸角為152°，與油的接觸角為0°，可以選擇性地從含油廢水中吸收大量的油，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水體表面溢油的快速清除，生產(chǎn)周期短，消耗能量小，有很好的發(fā)展前景，避免了秸桿違規(guī)焚燒造成的大氣污染，減輕了環(huán)境壓力。
[0012]本發(fā)明的方法適用于各種不同種類的秸桿，例如玉米秸桿、小麥秸桿、水稻秸桿、甘蔗秸桿等，同時(shí)適用于秸桿的不同部位，包括秸桿的皮、瓢。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0014]1、秸桿作為一種產(chǎn)量豐富的農(nóng)業(yè)固體廢棄物，在自然界中儲(chǔ)量豐富，經(jīng)濟(jì)成本低，環(huán)境友好，本發(fā)明利用秸桿為原料，將其制成新型的超疏水吸油劑，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可以實(shí)現(xiàn)水體污染重油類的快速脫除，是廢棄秸桿的有效開發(fā)利用方式。
[0015]2、本發(fā)明制備的超疏水秸桿吸油劑與水的接觸角超過150°，且能夠被油類完全潤濕，能夠選擇性吸附油類污染水體中的油分，吸油后的秸桿可以作為燃料，燃燒釋放的能量更高。
[0016]3、本發(fā)明制備的超疏水秸桿吸油劑是一種新型吸油材料，不僅可以解決油類泄露造成的水體環(huán)境污染問題，還能夠解決秸桿燃燒產(chǎn)生的大氣污染問題。
[0017]4、本發(fā)明的方法可行性高，制備工藝簡單，反應(yīng)條件溫和，工藝周期短，消耗能量小，不需要大型儀器設(shè)備，具有潛在的廣闊應(yīng)用前景，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)中的大規(guī)模生產(chǎn)加工。
[0018]5、本發(fā)明制備的超疏水秸桿吸油劑的密度小，方便運(yùn)輸，吸油后的秸桿仍然浮于水面，易于回收。
[0019]6、本發(fā)明十七氟癸基三乙氧基硅烷用量小，降低生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0020]圖1是步驟一得到的秸桿粉末的掃描電鏡照片(SEM);圖2是【具體實(shí)施方式】一制備的超疏水秸桿吸油劑的低倍掃描電鏡照片(SEM);圖3是【具體實(shí)施方式】一制備的超疏水秸桿吸油劑的高倍掃描電鏡照片(SEM);圖4是步驟一得到的秸桿粉末對(duì)水滴的接觸角示意圖；圖5是【具體實(shí)施方式】一制備的超疏水稻桿吸油劑對(duì)水滴的接觸角不意圖；圖6是【具體實(shí)施方式】一制備的超疏水秸桿吸油劑對(duì)油滴的接觸角示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]【具體實(shí)施方式】一、本實(shí)施方式以玉米秸桿為例，制備超疏水秸桿吸油劑是按照下述步驟進(jìn)行的:
[0022]—、用粉碎機(jī)將秸桿處理成粉末狀，過60目篩網(wǎng)，依次用蒸餾水、無水乙醇、蒸餾水洗，以除去秸桿纖維表面的雜質(zhì)，烘干備用，獲得步驟一得到的秸桿粉末樣品。
[0023]二、將0.2mL十七氟癸基三乙氧基硅烷連續(xù)滴加到80mL無水乙醇中，然后加入0.5g 二氧化硅粉末，在超聲波的頻率為28KHz、超聲波是功率為360W條件下超聲分散1.5小時(shí)，最后加入0.5g的秸桿粉末，在室溫?cái)嚢钘l件下反應(yīng)8小時(shí)，置于65°C烘箱中繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，然后將秸桿取出，用無水乙醇洗，在65°C條件下干燥至質(zhì)量恒定，即得到超疏水秸桿吸油劑。
[0024]步驟二、二氧化硅粉末的制備方法:在磁力攪拌條件下，將1mL硅酸乙酯、200mL無水乙醇、20mL蒸餾水、1mL氨水混合，在室溫下反應(yīng)120分鐘，靜置12小時(shí)，經(jīng)過離心分離，獲得二氧化硅粉末，用無水乙醇沖洗，在50?70°C烘箱中干燥，獲得二氧化硅粉末，粒徑200nm左右。
[0025]步驟一得到的每克秸桿粉末對(duì)柴油的吸附量為3.6g，對(duì)機(jī)油的吸附量為4.9g ;本實(shí)施方式方法制備的每克超疏水秸桿吸油劑對(duì)柴油的吸附量為16.8g，對(duì)機(jī)油的吸附量達(dá)到24.5g。秸桿吸油劑的密度為0.3275g/mL。
[0026]圖1是步驟一得到的秸桿粉末的低倍電鏡圖，圖2是相同放大倍數(shù)下，超疏水秸桿吸油劑的電鏡圖，可以看出，原始秸桿纖維表面是相對(duì)光滑的，處理后的超疏水秸桿吸油劑表面覆蓋了一層細(xì)小的顆粒。從超疏水秸桿吸油劑的高倍電鏡圖中(圖3)，可以更清晰的看到這些顆粒是均勻存在于纖維表面的球狀顆粒，顆粒直徑大小約為200納米，屬于微納級(jí)別的顆粒，即為改性二氧化硅顆粒，證明改性二氧化硅成功負(fù)載于秸桿纖維表面。因此，超疏水秸桿吸油劑由微米級(jí)的秸桿纖維和微納級(jí)二氧化硅顆粒構(gòu)成，形成了表面微納粗糙結(jié)構(gòu)；十七氟癸基三乙氧基硅烷修飾的二氧化硅顆粒具有低表面能。微納粗糙結(jié)構(gòu)與低表面能的結(jié)合決定了本發(fā)明制備的秸桿粉末的超疏水超親油特性。
[0027]圖4是步驟一得到的秸桿粉末對(duì)水滴的接觸角示意圖，水滴完全潤濕秸桿，水接觸角大小為0°，說明步驟一得到的秸桿粉末是超親水的，這是由于原始秸桿纖維表面存在大量的極性羥基；圖5是本實(shí)施方式制備的超疏水秸桿吸油劑對(duì)水滴的接觸角示意圖，水接觸角大小為152°，幾乎完全不被水潤濕；圖6為本實(shí)施方法制備的超疏水秸桿吸油劑對(duì)油滴的接觸角示意圖，油