一种可用于吸油除污的海绵状活性炭有机复合材料的制备

一种可用于吸油除污的海绵状活性炭有机复合材料的制备
【技术领域】
[0001]本发明属于环境工程材料领域，具体涉及一种可用于吸油除污的海绵状活性炭/有机复合多孔材料的制备工艺。
【背景技术】
[0002]中国近岸海域石油污染严重，且污染范围不断扩大。石油污染由北部海区向南部转移，营养盐和有机污染呈上升趋势。突发性污染事件增多，生态破坏加剧。据中国近岸海域环境质量公报显示，2007年中国近海海域石油类测值范围为未检出~0.390mg/L，样品超标率为3.0%。含油污水中的油在海面上扩散并形成致密的油膜，使得海水中的含氧量急剧减少，造成浮游生物、鱼、虾、贝等多种海洋生物因缺氧而窒息死亡，经对我国沿海的水产业、捕捞业、食品加工行业以及人类健康造成严重的威胁。因此，研究一种能够有效吸附污染水体表面的油膜，并可回收再利用的材料势在必行。
[0003]目前海洋溢油的处理技术主要分为物理回收方法，化学方法和生物方法。其中物理法无法去除薄油层，而生物法无法处理大规模溢油及油层比较厚的情况。而目前主要的化学法由于二次污染问题而限制使用。因而寻找一种更加有效的海洋去油剂已迫在眉睫。
[0004]活性炭具有丰富的孔隙结构和巨大的比表面积，能够去除水中大部分的有机污染物，广泛应用于废水处理、气体污染防治等方面；在处理含油废水方面有显著效果(一般吸附量为30~82 mg/g)。但是活性炭在处理污染废水的过程中，容易沉积到水底，一方面对水体表面油膜吸附较少，而且不能承受较大的污染负荷；另一方面回收再利用困难，特别是在海洋、污染的河流和水库治理过程中。

【发明内容】

[0005]本发明为了克服目前海洋溢油处理技术存在的处理不完全、存在二次污染等问题，同时针对活性炭易沉积、难以回收利用的缺陷，提供了一种可用于吸油除污的海绵状活性炭/有机复合材料的制备工艺。
[0006]本发明采用聚乙烯醇与甲醛反应，结合发泡致孔法，加入淀粉作为发泡剂，并与活性炭复合，一步法制备成柔性、可漂浮于水面、具有三维网络多孔结构的海绵状活性炭/有机复合材料。
[0007]本发明中海绵状活性炭/有机复合材料制备采用如下技术方案:
海绵状活性炭/有机复合材料主要原料配比和工艺参数如下:
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 缩醛化反应温度:5(T85°C 其制备工艺为:
(O首先将1g左右的聚乙烯醇加水溶胀。
[0008](2)将(I)置于95°C的集热式恒温磁力搅拌器中缓慢搅拌至其完全溶解。
[0009](3)将(2)降温至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，搅拌均匀。
[0011](5)置于一定温度的恒温水浴锅中进行缩醛化反应，得到活性炭/有机复合三维网络孔结构材料。
[0012](6)将(5)置于有机溶剂中进行溶剂置换。
[0013](7)将(6)从有机溶剂中取出，进行充分干燥，得到活性炭/有机复合三维网络孔结构材料成品。
[0014]通过活性炭与聚乙烯醇复合，制备一种可循环再利用的海绵状活性炭/有机复合材料，具有较好的吸油除污性能。制得的复合材料密度约为0.1977g/cm3，低于水及活性炭的密度，能够漂浮在水面上，有效地吸附污染水体表面的油膜及其它有毒有害物质。通过本工艺制备的复合材料，克服了活性炭在污染水体的治理过程中，难以回收再利用的缺陷。
[0015]海绵状活性炭多孔材料可有效解决海洋溢油造成的海洋污染问题，从而进一步改善海洋气候，使生物链的循环恢复正常，海洋恢复生态平衡，其意义的重大及对我们实际生活的贡献是难以想象的。
【具体实施方式】
[0016]实施例1:
(O首先将1g左右的聚乙烯醇加水120mL溶胀。
[0017](2)将(I)置于95°C的集热式恒温磁力搅拌器中缓慢搅拌至其完全溶解。
[0018](3)将(2)降温至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，搅拌均匀。
[0020](5)置于一定70°C的恒温水浴锅中进行缩醛化反应，得到活性炭/有机复合三维网络孔结构材料。
[0021](6)将(5)置于正己烷中进行溶剂置换。
[0022](7)将(6)从正己烷中取出，进行充分干燥，得到活性炭/有机复合三维网络孔结构材料成品。
[0023]实施例2:
(O首先将1g左右的聚乙烯醇加水140mL溶胀。
[0024](2)将(I)置于95°C的集热式恒温磁力搅拌器中缓慢搅拌至其完全溶解。
[0025](3)将(2)降温至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，搅拌均匀。
[0027](5)置于一定55°C的恒温水浴锅中进行缩醛化反应，得到活性炭/有机复合三维网络孔结构材料。
[0028](6)将(5)置于正己烷中进行溶剂置换。
[0029](7)将(6)从正己烷中取出，进行充分干燥，得到活性炭/有机复合三维网络孔结构材料成品。
【主权项】
1.一种可用于吸油除污的海绵状活性炭/有机复合材料，其特征在于，主要原料配比和工艺参数如下: 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 缩醛化反应温度:5(T85°C。2.如权利要求1所述的海绵状活性炭/有机复合材料的制备工艺，是通过如下步骤实现: (1)首先将1g左右的聚乙烯醇加水溶胀； (2)将(I)置于95°C的集热式恒温磁力搅拌器中缓慢搅拌至其完全溶解； (3)将(2)降温至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，搅拌均匀； (5)置于一定温度的恒温水浴锅中进行缩醛化反应，得到活性炭/有机复合三维网络孔结构材料； (6)将(5)置于有机溶剂中进行溶剂置换； (7)将(6)从有机溶剂中取出，进行充分干燥，得到活性炭/有机复合三维网络孔结构材料成品。
【专利摘要】本发明公开了一种可用于吸油除污的海绵状活性炭多孔材料及其制备工艺。本发明克服了活性炭呈粉末状无法回收利用、不能完全漂浮于水面的缺陷，同时亦克服了现行溢油污染处理方法中的处理不完全、无法回收利用、存在二次污染等缺陷。通过聚乙烯醇与甲醛聚合反应，并经过发泡致孔，制备了可循环使用、具有三维网络孔结构的活性炭/有机复合材料。相对于粉末活性炭和块体活性炭，所制备的柔性复合材料密度小（密度为0.1977g/cm3），在使用过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。所制的多孔复合材料呈海绵状，具有丰富发达的多级孔结构，可有效解决海洋溢油造成的海洋污染问题，从而进一步改善海洋气候，使生物链的循环恢复正常，海洋恢复生态平衡。
【IPC分类】C02F1/40, B01J20/22, B01J20/30, C02F1/28
【公开号】CN105642231
【申请号】
【发明人】陈永, 马伟
【申请人】海南大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2014年11月20日