专利名称：一种吸油材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及化学化工、功能材料技术领域，特别涉及一种吸油材料及其制备方法。
背景技术：
近些年，海洋石油泄漏事故的频繁发生及工业含油污水的大量排放，使得油水分离问题再次成为人们关注的焦点。含油污水来源较广，如石油泄漏、陆上开采石油矿石、食品、纺织、机械加工等很多产业都向环境中排放大量的含油污水，无论是工业含油污水还是生活含油污水的任意排放都对生产生活环境造成很大的污染，由此造成的环境问题已不容忽视。含油污水的处理有许多方法，传统处理油水分离的方法有重力式分离、离心式分离、吸附分离、电分离等，但这些传统方法都存在弊端，不能很好的解决水体污染及水中油污问题。为解决这一问题，新的材料和方法被不断地研究和开发出来，如今，吸油材料的应用逐渐成为清理水面浮油、实现油水分离的主要方法。 近几十年来，吸油材料的研究与应用发展迅速，用途也十分广泛。传统的吸油材料，如海绵、粘土等多孔物质被广泛应用，虽然这些材料具有较好的吸油效果，但是由于材料本身的结构性质使得传统吸油材料具有吸油量不大、油水选择性不高的缺点，常常吸油的同时也吸水，且使用寿命短。以人工合成的高分子聚合物作为新的吸油材料正被广泛应用，如聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯等，这类高分子吸油材料具有吸油量大，吸油效果好的优点，然而这类材料大多是有毒有害的石油化工材料，吸油后不易降解，处理废弃物的综合成本较高，重复使用性差，带来环境二次污染等问题。因此，对环境友好型吸油材料的开发和研究变得尤为重要。为解决以上问题，目前已研究开发出可循环利用的吸油材料，如CN1978511A、CN1884322A中分别介绍了两种吸油材料，都可多次使用，提高了材料的利用价值。除了加大循环回收利用外，开发可生物降解的吸油材料也是一条十分有效的途径。利用生物可降 解材料本身的吸油性质，制备成吸油材料的研究已有报道，如CN1313348A中，研究开发出以聚羟基丁酸戊酸酯(PHBV)为主要原料制备可生物降解的吸油材料，并具有良好的吸油效果。但该材料主要利用了 PHBV本征的亲油疏水性，没有提高对油水的选择性，在材料的浸润性上没有做改进。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种制备吸油材料的方法。本发明提供的方法，包括如下步骤I)将聚乳酸溶于可溶解所述聚乳酸的有机溶剂中，得到聚乳酸溶液；2)将所述聚乳酸溶液进行相分离，即得到吸油材料。上述方法中，步骤I)中，所述可溶解所述聚乳酸的有机溶剂为1，4-二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和甲苯中的至少一种；所述聚乳酸的分子量为50000-100000 ;所述聚乳酸的分子量具体为69000 ；
步骤2)中，所述相分离为将所述聚乳酸溶液与不溶解所述聚乳酸的溶剂A混合，收集固相即为所述吸油材料，所述溶剂A具体为无水乙醇。上述方法中，步骤I)中，所述聚乳酸在所述聚乳酸溶液中的终浓度为O. 02-0. 2g/mL ；步骤2)中，所述混合的时间为10-60min，所述混合的时间具体为30min。上述方法中，所述吸油材料具有如下I) -4)中一种、两种、三种或四种特征I)所述吸油材料具有微米和纳米 复合的多孔结构；2)在空气中所述吸油材料对水的接触角大于150° ；3)在空气中所述吸油材料对油的接触角为0° ；4)所述吸油材料的形状为球状、块状或片状。上述方法中，所述孔的大小为50nm_7um ;在空气中所述吸油材料对水的接触角为150° -160°。 由上述的方法制备得到的吸油材料也是本发明保护的范围。上述吸油材料具有如下I) -4)中一种、两种、三种或四种特征I)所述吸油材料具有微米和纳米复合的多孔结构；2)在空气中所述吸油材料对水的接触角大于150° ；3)在空气中所述吸油材料对油的接触角为0° ；4)所述吸油材料的形状为球状、块状或片状。上述吸油材料中，所述孔的大小为50nm_7um;在空气中所述吸油材料对水的接触角为150° -160°。上述的吸油材料或所述聚乳酸在吸油处理中的应用也是本发明保护的范围；所述油具体为正己烷、石油醚、动物油、植物油、柴油、汽油或煤油。上述的吸油材料或所述聚乳酸在油水分离、油污水的处理或水体净化中的应用也是本发明保护的范围。本发明的实验证明，本发明的吸油材料具有制备方法简单、原料易得、分离效率高等优点，适用于含油污水的处理、水体净化等方面，可大规模制备；同时对正己烷、石油醚、动植物油、柴油、汽油、煤油等均有很好的吸油效果；该吸油材料生物相容性好，无毒无害，且可被微生物完全分解，不会产生环境污染，绿色环保，可重复利用，稳定性好。
图I为吸油球的表面形貌扫描电镜照片图2为吸油球对水体表面油污吸附的照片图3为在空气中测量水滴(2微升)在制备的吸油球表面的形状照片图4为在空气中测量油滴(2微升)在制备的吸油球表面的形状照片图5为吸油片的表面形貌扫描电镜照片图6为在空气中测量水滴(2微升)在制备的吸油片表面的形状照片图7为在空气中测量油滴(2微升)在制备的吸油片表面的形状照片
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。下述实施例中当接触角大于65°，就代表具有疏水性，当大于150°，表示具有超疏水性；接触角小于45度，表示亲水性，当小于5°，就代表超亲水。超疏水和超亲水都是特殊浸润性的一种。实施例I、吸油球的制备及其功能鉴定I、吸油球的制备将PLA (聚乳酸，深圳光华伟业实业有限公司，分子量=69000，左旋聚乳酸)溶解在1，4- 二氧六环溶剂中，配制成浓度为O. lg/mL的PLA溶液，将PLA溶 液浇注入相应球状模具中，并浸入无水乙醇中进行相分离30min，去除了 1，4- 二氧六环溶剂且同时PLA析出成固体，收集固相即为吸油材料，再将其进行简单加工(干燥)得到吸油球。2、吸油材料的功能鉴定将上述I得到的吸油球电镜扫描，放大410倍观察表面形貌，结果如图I所示，可以看出，该吸油球具有微纳米复合结构，孔径为50nm-7um ;最大的孔的孔径可达7um,最小的孔径仅为50nm。将上述I得到的吸油球投放在含有植物油的水面(染为红色)上进行油污的吸附，结果如图2所示，可以看到该吸油球能完全吸收水表面的浮油(染为红色)，具有很好的吸收效果。在空气中，将2微升水滴滴在上述I得到的吸油球，利用接触角测量仪检测，结果如图3所示，可以看出，在空气中，对水的接触角为151.4°。在空气中，将2微升正己烷滴滴在上述I得到的吸油球，利用接触角测量仪检测，结果如图4所示，可以看出，在空气中，对油的接触角为0°。实施例2、吸油片的制备及其功能鉴定I、吸油片的制备将分子量为69000的PLA (聚乳酸，深圳光华伟业实业有限公司，左旋聚乳酸)溶解在1，4- 二氧六环溶剂中，配制成浓度为O. lg/mL的PLA溶液，将PLA溶液均匀铺展在玻璃基底上，浸入无水乙醇中进行相分离30min，去除了 1，4-二氧六环溶剂且同时PLA析出成固体，收集固相即为吸油材料，形状为片状，再将片状吸油材料放入40°C，烘箱内干燥，得到吸油片。2、吸油片的功能鉴定将上述I得到的吸油片电镜扫描，将其放大14000倍观察表面形貌，结果如图5所示，可以看出，具有微纳复合的多孔结构，孔径大小分布为孔径为50nm-7um，最大的孔的孔径可达7um,最小的孔径仅为50nm。在空气中，将2微升水滴滴在上述I得到的吸油片，利用接触角测量仪检测，结果如图6所示，可以看出，在空气中，对水的接触角为151.6°。在空气中，将2微升正己烷滴滴在上述I得到的吸油片，利用接触角测量仪检测，结果如图7所示，可以看出，在空气中，对油的接触角为0°。将上述I得到的吸油片放在含有植物油的水面上进行油污的吸附，结果可以看到吸油片与吸油球一样对水体表面的浮油有较好的吸油效果。
因此，说明上述制备的吸油球和吸油片具有超疏水超亲油的特殊浸润性 。
权利要求
1.一种制备吸油材料的方法，包括如下步骤 1)将聚乳酸溶于可溶解所述聚乳酸的有机溶剂中，得到聚乳酸溶液； 2)将所述聚乳酸溶液进行相分离，即得到吸油材料。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于 步骤I)中，所述可溶解所述聚乳酸的有机溶剂为1，4-二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和甲苯中的至少一种； 所述聚乳酸的分子量为50000-100000 ;所述聚乳酸的分子量具体为69000 ； 步骤2)中，所述相分离为将所述聚乳酸溶液与不溶解所述聚乳酸的溶剂A混合，收集固相即为所述吸油材料，所述溶剂A具体为无水乙醇。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于 步骤I)中，所述聚乳酸在所述聚乳酸溶液中的终浓度为0. 02-0. 2g/mL ； 步骤2)中，所述混合的时间为10-60min，所述混合的时间具体为30min。
4.根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于 所述吸油材料具有如下I) -4)中一种、两种、三种或四种特征 1)所述吸油材料具有微米和纳米复合的多孔结构； 2)在空气中所述吸油材料对水的接触角大于150°； 3)在空气中所述吸油材料对油的接触角为0°； 4)所述吸油材料的形状为球状、块状或片状。
5.根据权利要求1-4中任一所述的方法,其特征在于 所述孔的大小为50nm-7um ； 在空气中所述吸油材料对水的接触角为150° -160°。
6.由权利要求1-5中任一所述的方法制备得到的吸油材料。
7.根据权利要求6所述的吸油材料，其特征在于 所述吸油材料具有如下I)-4)中一种、两种、三种或四种特征 1)所述吸油材料具有微米和纳米复合的多孔结构； 2)在空气中所述吸油材料对水的接触角大于150°； 3)在空气中所述吸油材料对油的接触角为0°； 4)所述吸油材料的形状为球状、块状或片状。
8.根据权利要求6或7所述的吸油材料，其特征在于 所述孔的大小为50nm-7um ； 在空气中所述吸油材料对水的接触角为150° -160°。
9.权利要求6-8中任一所述的吸油材料或所述聚乳酸在吸油处理中的应用；所述油具体为正己烷、石油醚、动物油、植物油、柴油、汽油或煤油。
10.权利要求6-8中任一所述的吸油材料或所述聚乳酸在油水分离、油污水的处理或水体净化中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种吸油材料及其制备方法。本发明提供了一种制备吸油材料的方法，包括如下步骤1)将聚乳酸溶于可溶解所述聚乳酸的有机溶剂中，得到聚乳酸溶液；2)将所述聚乳酸溶液进行相分离，即得到吸油材料。本发明的实验证明，本发明制备方法简单，无需其他化学添加剂，合成材料来源广泛，制得的吸油材料具有良好的吸油效果，材料本身可生物降解，因此很好的解决了吸油材料使用后焚烧、掩埋等处理造成的二次污染问题，可用于含油污水的处理，水面浮油清理，水体净化等方面，无毒无害，适用性强。
文档编号C02F1/40GK102702563SQ20121015270
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月16日 优先权日2012年5月16日
发明者冯琳, 刘娜, 卢飞, 危岩, 孙中雪, 张诗妍, 薛众鑫, 陈雨宁, 高常锐 申请人:清华大学