一種可用于吸油除污的海綿狀活性炭有機(jī)復(fù)合材料的制備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境工程材料領(lǐng)域，具體涉及一種可用于吸油除污的海綿狀活性炭/有機(jī)復(fù)合多孔材料的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)近岸海域石油污染嚴(yán)重，且污染范圍不斷擴(kuò)大。石油污染由北部海區(qū)向南部轉(zhuǎn)移，營(yíng)養(yǎng)鹽和有機(jī)污染呈上升趨勢(shì)。突發(fā)性污染事件增多，生態(tài)破壞加劇。據(jù)中國(guó)近岸海域環(huán)境質(zhì)量公報(bào)顯示，2007年中國(guó)近海海域石油類測(cè)值范圍為未檢出~0.390mg/L，樣品超標(biāo)率為3.0%。含油污水中的油在海面上擴(kuò)散并形成致密的油膜，使得海水中的含氧量急劇減少，造成浮游生物、魚、蝦、貝等多種海洋生物因缺氧而窒息死亡，經(jīng)對(duì)我國(guó)沿海的水產(chǎn)業(yè)、捕撈業(yè)、食品加工行業(yè)以及人類健康造成嚴(yán)重的威脅。因此，研究一種能夠有效吸附污染水體表面的油膜，并可回收再利用的材料勢(shì)在必行。
[0003]目前海洋溢油的處理技術(shù)主要分為物理回收方法，化學(xué)方法和生物方法。其中物理法無(wú)法去除薄油層，而生物法無(wú)法處理大規(guī)模溢油及油層比較厚的情況。而目前主要的化學(xué)法由于二次污染問題而限制使用。因而尋找一種更加有效的海洋去油劑已迫在眉睫。
[0004]活性炭具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，能夠去除水中大部分的有機(jī)污染物，廣泛應(yīng)用于廢水處理、氣體污染防治等方面；在處理含油廢水方面有顯著效果(一般吸附量為30~82 mg/g)。但是活性炭在處理污染廢水的過程中，容易沉積到水底，一方面對(duì)水體表面油膜吸附較少，而且不能承受較大的污染負(fù)荷；另一方面回收再利用困難，特別是在海洋、污染的河流和水庫(kù)治理過程中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了克服目前海洋溢油處理技術(shù)存在的處理不完全、存在二次污染等問題，同時(shí)針對(duì)活性炭易沉積、難以回收利用的缺陷，提供了一種可用于吸油除污的海綿狀活性炭/有機(jī)復(fù)合材料的制備工藝。
[0006]本發(fā)明采用聚乙烯醇與甲醛反應(yīng)，結(jié)合發(fā)泡致孔法，加入淀粉作為發(fā)泡劑，并與活性炭復(fù)合，一步法制備成柔性、可漂浮于水面、具有三維網(wǎng)絡(luò)多孔結(jié)構(gòu)的海綿狀活性炭/有機(jī)復(fù)合材料。
[0007]本發(fā)明中海綿狀活性炭/有機(jī)復(fù)合材料制備采用如下技術(shù)方案:
海綿狀活性炭/有機(jī)復(fù)合材料主要原料配比和工藝參數(shù)如下:
聚乙烯醇:10g 稀硫酸(9%):l(T32mL 甲醛(40%):8~12mL 可溶性淀粉:8~12mL 活性炭:5~15g 水:8(T200mL 縮醛化反應(yīng)溫度:5(T85°C 其制備工藝為:
(O首先將1g左右的聚乙烯醇加水溶脹。
[0008](2)將(I)置于95°C的集熱式恒溫磁力攪拌器中緩慢攪拌至其完全溶解。
[0009](3)將(2)降溫至70°C，加入一定量的溶解后的可溶性淀粉和活性炭，充分混合。
[0010](4)加入一定量的9%稀硫酸溶液和40%的甲醛溶液，攪拌均勻。
[0011](5)置于一定溫度的恒溫水浴鍋中進(jìn)行縮醛化反應(yīng)，得到活性炭/有機(jī)復(fù)合三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)材料。
[0012](6)將(5)置于有機(jī)溶劑中進(jìn)行溶劑置換。
[0013](7)將(6)從有機(jī)溶劑中取出，進(jìn)行充分干燥，得到活性炭/有機(jī)復(fù)合三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)材料成品。
[0014]通過活性炭與聚乙烯醇復(fù)合，制備一種可循環(huán)再利用的海綿狀活性炭/有機(jī)復(fù)合材料，具有較好的吸油除污性能。制得的復(fù)合材料密度約為0.1977g/cm3，低于水及活性炭的密度，能夠漂浮在水面上，有效地吸附污染水體表面的油膜及其它有毒有害物質(zhì)。通過本工藝制備的復(fù)合材料，克服了活性炭在污染水體的治理過程中，難以回收再利用的缺陷。
[0015]海綿狀活性炭多孔材料可有效解決海洋溢油造成的海洋污染問題，從而進(jìn)一步改善海洋氣候，使生物鏈的循環(huán)恢復(fù)正常，海洋恢復(fù)生態(tài)平衡，其意義的重大及對(duì)我們實(shí)際生活的貢獻(xiàn)是難以想象的。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1:
(O首先將1g左右的聚乙烯醇加水120mL溶脹。
[0017](2)將(I)置于95°C的集熱式恒溫磁力攪拌器中緩慢攪拌至其完全溶解。
[0018](3)將(2)降溫至70°C，加入溶于20mL水中的9g的可溶性淀粉和15g活性炭，充分混合。
[0019](4)加入32mL的9%稀硫酸溶液和12mL的40%的甲醛溶液，攪拌均勻。
[0020](5)置于一定70°C的恒溫水浴鍋中進(jìn)行縮醛化反應(yīng)，得到活性炭/有機(jī)復(fù)合三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)材料。
[0021](6)將(5)置于正己烷中進(jìn)行溶劑置換。
[0022](7)將(6)從正己烷中取出，進(jìn)行充分干燥，得到活性炭/有機(jī)復(fù)合三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)材料成品。
[0023]實(shí)施例2:
(O首先將1g左右的聚乙烯醇加水140mL溶脹。
[0024](2)將(I)置于95°C的集熱式恒溫磁力攪拌器中緩慢攪拌至其完全溶解。
[0025](3)將(2)降溫至70°C，加入溶于20mL水中的1g的可溶性淀粉和1g活性炭，充分混合。
[0026](4)加入32mL的9%稀硫酸溶液和8mL的40%的甲醛溶液，攪拌均勻。
[0027](5)置于一定55°C的恒溫水浴鍋中進(jìn)行縮醛化反應(yīng)，得到活性炭/有機(jī)復(fù)合三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)材料。
[0028](6)將(5)置于正己烷中進(jìn)行溶劑置換。
[0029](7)將(6)從正己烷中取出，進(jìn)行充分干燥，得到活性炭/有機(jī)復(fù)合三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)材料成品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可用于吸油除污的海綿狀活性炭/有機(jī)復(fù)合材料，其特征在于，主要原料配比和工藝參數(shù)如下: 聚乙烯醇:10g 稀硫酸(9%):l(T32mL 甲醛(40%):8~12mL 可溶性淀粉:8~12mL 活性炭:5~15g 水:8(T200mL 縮醛化反應(yīng)溫度:5(T85°C。2.如權(quán)利要求1所述的海綿狀活性炭/有機(jī)復(fù)合材料的制備工藝，是通過如下步驟實(shí)現(xiàn): (1)首先將1g左右的聚乙烯醇加水溶脹； (2)將(I)置于95°C的集熱式恒溫磁力攪拌器中緩慢攪拌至其完全溶解； (3)將(2)降溫至70°C，加入一定量的溶解后的可溶性淀粉和活性炭，充分混合； (4)加入一定量的9%稀硫酸溶液和40%的甲醛溶液，攪拌均勻； (5)置于一定溫度的恒溫水浴鍋中進(jìn)行縮醛化反應(yīng)，得到活性炭/有機(jī)復(fù)合三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)材料； (6)將(5)置于有機(jī)溶劑中進(jìn)行溶劑置換； (7)將(6)從有機(jī)溶劑中取出，進(jìn)行充分干燥，得到活性炭/有機(jī)復(fù)合三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)材料成品。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可用于吸油除污的海綿狀活性炭多孔材料及其制備工藝。本發(fā)明克服了活性炭呈粉末狀無(wú)法回收利用、不能完全漂浮于水面的缺陷，同時(shí)亦克服了現(xiàn)行溢油污染處理方法中的處理不完全、無(wú)法回收利用、存在二次污染等缺陷。通過聚乙烯醇與甲醛聚合反應(yīng)，并經(jīng)過發(fā)泡致孔，制備了可循環(huán)使用、具有三維網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)的活性炭/有機(jī)復(fù)合材料。相對(duì)于粉末活性炭和塊體活性炭，所制備的柔性復(fù)合材料密度小（密度為0.1977g/cm3），在使用過程中可以完全漂浮在水面上，有利于吸附漂浮的油膜，方便回收再利用。所制的多孔復(fù)合材料呈海綿狀，具有豐富發(fā)達(dá)的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，可有效解決海洋溢油造成的海洋污染問題，從而進(jìn)一步改善海洋氣候，使生物鏈的循環(huán)恢復(fù)正常，海洋恢復(fù)生態(tài)平衡。
【IPC分類】C02F1/40, B01J20/22, B01J20/30, C02F1/28
【公開號(hào)】CN105642231
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】陳永, 馬偉
【申請(qǐng)人】海南大學(xué)
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2014年11月20日