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一种超轻可漂浮性材料及其制备方法和应用

阅读:0发布:2020-05-16

专利汇可以提供一种超轻可漂浮性材料及其制备方法和应用专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种超轻可漂浮性材料及其制备方法和应用,本发明超轻可漂浮性材料人的制备方法,包括如下步骤:1)将海藻酸钠溶液、 碳 酸 钙 、 葡萄糖 酸-δ-内酯混合均匀后 冷冻干燥 ,得到海藻酸钠基气凝胶;2)步骤1)所得海藻酸钠基气凝胶浸于金属盐溶液中,同时加入 水 合肼,浸泡后将气凝胶用水洗涤、冷冻干燥得到超轻可漂浮性材料。利用本发明的技术方案制备一种超轻可漂浮性材料,具有方法简单、快速的特点,通过本发明制备的超轻可漂浮性材料可漂浮于水面,具有良好的吸收作用,用于处理含油污水或含非极性 有机 溶剂 的污水,具有高效、绿色环保的特点。,下面是一种超轻可漂浮性材料及其制备方法和应用专利的具体信息内容。

1.一种超轻可漂浮性材料的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
1)将海藻酸钠溶液、葡萄糖酸-δ-内酯混合均匀后冷冻干燥,得到海藻酸钠基气凝胶;
2)步骤1)所得海藻酸钠基气凝胶浸于金属盐溶液中,同时加入合肼,浸泡后将气凝胶用水洗涤、冷冻干燥得到超轻可漂浮性材料。
2.根据权利要求1所述的一种超轻可漂浮性材料的制备方法,其特征在于步骤1)的具体过程如下:将碳酸钙粉末加入海藻酸钠溶液中,搅拌均匀得悬浮溶液,葡萄糖酸-δ-内酯粉末加入所述悬浮溶液中搅拌均匀并静置,再放入箱预冻,预冻结束后迅速转移到冷冻干燥机中进行干燥,得到海藻酸钠基水凝胶。
3.根据权利要求1或2所述的一种超轻可漂浮性材料的制备方法,其特征在于步骤1)中,海藻酸钠浓度为0.5-5wt%,海藻酸钠和碳酸钙的质量比为1:10-1:20。
4.根据权利要求1或2所述的一种超轻可漂浮性材料的制备方法,其特征在于步骤1)中,碳酸钙与葡萄糖酸-δ-内酯的摩尔比为1:1-3:1。
5.根据权利要求1所述的一种超轻可漂浮性材料的制备方法,其特征在于步骤2)中,反应物用水洗涤后放入冰箱预冻,预冻结束后迅速转移至冷冻干燥机中进行干燥,得到超轻可漂浮性材料。
6.根据权利要求1或5所述的一种超轻可漂浮性材料的制备方法,其特征在于步骤2)中,海藻酸钠与金属盐溶质质量比为1:0.1-1:1.9,金属盐为盐和盐,优选为硝酸银或乙酸铜。
7.根据权利要求1所述的一种超轻可漂浮性材料的制备方法,其特征在于步骤2)中,金属盐与水合肼的摩尔比为1:10-1:32。
8.一种根据权利要求1所述制备方法得到的超轻可漂浮性材料,能在海水淡水水面漂浮。
9.一种根据权利要求8所述的超轻可漂浮性材料作为吸附剂的应用,其特征在于能用于吸附油或有机溶剂,所述油为海上溢油、有机菜籽油真空油或甲基油,有机溶剂为非极性有机溶剂。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于对油或有机溶剂的吸收能为4.2-9.7g/g。

说明书全文

一种超轻可漂浮性材料及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及化工材料技术领域,具体涉及一种超轻可漂浮性材料及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 科技发展对石油的需求越来越广泛,伴随而来的石油开采、运输、近海储存等活动引起的石油泄漏、排放也导致了海洋污染和含油的产生。工业上,各种农药、化工品等的生产也使用了大量的非极性有机溶剂,最终引起了非极性有机溶剂废水的累积。含油或非极性有机溶剂的废水的特点是成分复杂,处理难度大。
[0003] 含油或非极性有机溶剂的废水的处理方法有分离、物理吸附法、电化学处理、生物处理等方法,存在的问题是处理能力不足、分离效率低,往往会带来二次污染,因此寻找高效、可吸油的材料是当务之急。
[0004] 海藻酸钠来源于天然藻类,生物相容性好,材料原料易得。以海藻酸钠作为材料的基底,通过加入交联剂形成三维的空间水凝胶,并经冷冻和纳米粒子化得到超轻可漂浮于水面的材料,使得直接去除含油污水成为可能。

发明内容

[0005] 鉴于现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种超轻可漂浮性材料及其制备方法和应用,具有制备方法简单,可高效处理含油或非极性有机溶剂的污水,绿色环保的特点。
[0006] 所述的一种超轻可漂浮性材料的制备方法,其特征在于包括如下步骤:1)将海藻酸钠溶液、葡萄糖酸-δ-内酯混合均匀后冷冻干燥,得到海藻酸钠基气凝胶;
2)步骤1)所得海藻酸钠基气凝胶浸于金属盐溶液中,同时加入水合肼,浸泡后将气凝胶用水洗涤、冷冻干燥得到超轻可漂浮性材料。
[0007] 所述的一种超轻可漂浮性材料的制备方法,其特征在于步骤1)的具体过程如下:将碳酸钙粉末加入海藻酸钠溶液中,搅拌均匀得悬浮溶液,葡萄糖酸-δ-内酯粉末加入所述悬浮溶液中搅拌均匀并静置,再放入箱预冻,预冻结束后迅速转移到冷冻干燥机中进行干燥,得到海藻酸钠基水凝胶。
[0008] 所述的一种超轻可漂浮性材料的制备方法,其特征在于步骤1)中,海藻酸钠浓度为0.5-5wt%,海藻酸钠和碳酸钙的质量比为1:10-1:20。
[0009] 所述的一种超轻可漂浮性材料的制备方法,其特征在于步骤1)中,碳酸钙与葡萄糖酸-δ-内酯的摩尔比为1:1-3:1。
[0010] 所述的一种超轻可漂浮性材料的制备方法,其特征在于步骤2)中,反应物用水洗涤后放入冰箱预冻,预冻结束后迅速转移至冷冻干燥机中进行干燥,得到超轻可漂浮性材料。
[0011] 所述的一种超轻可漂浮性材料的制备方法,其特征在于步骤2)中,海藻酸钠与金属盐溶质质量比为1:0.1-1:1.9,金属盐为盐和盐,优选为硝酸银或乙酸铜。
[0012] 所述的一种超轻可漂浮性材料的制备方法,其特征在于步骤2)中,金属盐与水合肼的摩尔比为1:10-1:32。
[0013] 所述制备方法得到的超轻可漂浮性材料,能在海水淡水水面漂浮。
[0014] 所述的超轻可漂浮性材料作为吸附剂的应用,其特征在于能用于吸附油或有机溶剂,所述油为海上溢油、有机菜籽油真空油或甲基油,有机溶剂为非极性有机溶剂。
[0015] 所述的应用,其特征在于对油或有机溶剂的吸收能力为4.2-9.7g/g。
[0016] 与现有技术相比较,本发明的有益效果:本发明通过限定制备方法得到的超轻可漂浮性材料,以海藻酸钠为基质,生物相容性好,材料易得、无二次污染、密度低,能够漂浮于水表面,其制备方法简单,快速、可以规模化生产,得到的超轻可漂浮性材料可高效地处理含油污水或含非极性有机溶液污水,绿色环保。
附图说明
[0017] 图1为本发明实施例6制备的超轻可漂浮性材料在水面的漂浮状态图;图2为本发明实施例6制备的超轻可漂浮性材料对油、溶剂的吸附效果图。

具体实施方式

[0018] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述,但本发明所保护的范围不局限于所述范围。
[0019] 实施例1将0.183g碳酸钙粉末加入到100ml质量分数为1%的海藻酸钠溶液中,搅拌至均匀,然后给悬浮液中加入0.6514g的葡萄糖酸-δ-内酯粉末搅拌5min至均匀,上述混合物静置48h后放入冰箱预冻,预冻4h后迅速转移到冷冻干燥机中进行干燥,即得到1%海藻酸钠基气凝胶;
制备的气凝胶材料浸于1mmol硝酸银水溶液中,并加入1.0mL水合肼(质量分数为85%),反应12h后,所得材料用水洗涤,最后将材料在冰箱预冻4h后迅速转移到冷冻干燥机中进行干燥,得到超轻可漂浮性材料,该材料在室温下对菜籽油的吸收能力为5.74g/g。
[0020] 实施例2将0.366g碳酸钙粉末加入到100ml质量分数为2%的海藻酸钠溶液中,搅拌至均匀,然后给悬浮液中加入1.3028g的葡萄糖酸-δ-内酯粉末搅拌5min至均匀,上述混合物静置48h放入冰箱预冻,预冻4h后迅速转移到冷冻干燥机中进行干燥,即得到2%海藻酸钠基气凝胶,制备的气凝胶材料浸于1mmol硝酸银水溶液中,并加入1.0mL水合肼(质量分数为85%),反应
12h后,所得材料用水洗涤,最后将材料在冰箱预冻4h后迅速转移到冷冻干燥机中进行干燥,得到超轻可漂浮性材料,该材料在室温下对菜籽油的吸收能力为5.05g/g。
[0021] 实施例3将0.549g碳酸钙粉末加入到100ml质量分数为3%的海藻酸钠溶液中,搅拌至均匀,然后给悬浮液中加入1.9542g的葡萄糖酸-δ-内酯粉末搅拌5min至均匀,上述混合物静置48h放入冰箱预冻,预冻4h后迅速转移到冷冻干燥机中进行干燥,即得到3%海藻酸钠基气凝胶,制备的气凝胶材料浸于5mmol硝酸银水溶液中,并加入5.0mL水合肼(质量分数为85%),反应
12h后,所得材料用水洗涤,最后将材料在冰箱预冻4h后迅速转移到冷冻干燥机中进行干燥,得到超轻可漂浮性材料,该材料在室温下对菜籽油的吸收能力为2.99g/g。
[0022] 实施例4将0.366g碳酸钙粉末加入到100ml质量分数为2%的海藻酸钠溶液中,搅拌至均匀,然后给悬浮液中加入1.3028g的葡萄糖酸-δ-内酯粉末搅拌5min至均匀,上述混合物静置48h放入冰箱预冻,预冻4h后迅速转移到冷冻干燥机中进行干燥,即得到2%海藻酸钠基气凝胶,制备的气凝胶材料浸于2mmol乙酸铜水溶液中,并加入2.0mL水合肼(质量分数为85%),反应
12h后,所得材料用水洗涤,最后将材料在冰箱预冻4h后迅速转移到冷冻干燥机中进行干燥,得到超轻可漂浮性材料,该材料在室温下对菜籽油的吸收能力为3.62g/g。
[0023] 实施例5将0.183g碳酸钙粉末加入到100ml质量分数为1%的海藻酸钠溶液中,搅拌至均匀,然后给悬浮液中加入0.6514g的葡萄糖酸-δ-内酯粉末搅拌5min至均匀,上述混合物静置48h放入冰箱预冻,预冻4h后迅速转移到冷冻干燥机中进行干燥,即得到1%海藻酸钠基气凝胶,制备的气凝胶材料浸于1mmol乙酸铜水溶液中,并加入1.0mL水合肼(质量分数为85%),反应
12h后,所得材料用水洗涤,最后将材料在冰箱预冻4h后迅速转移到冷冻干燥机中进行干燥,得到超轻可漂浮性材料,该材料在室温下对菜籽油的吸收能力为4.97g/g。
[0024] 实施例6将0.366g碳酸钙粉末加入到100ml质量分数为2%的海藻酸钠溶液中,搅拌至均匀,然后给悬浮液中加入1.3028g的葡萄糖酸-δ-内酯粉末搅拌5min至均匀,上述混合物静置48h放入冰箱预冻,预冻4h后迅速转移到冷冻干燥机中进行干燥,即得到2%海藻酸钠基气凝胶,制备的气凝胶材料浸于1mmol乙酸铜水溶液中,并加入1.0mL水合肼(质量分数为85%),反应
12h后,所得材料用水洗涤,最后将材料在冰箱预冻4h后迅速转移到冷冻干燥机中进行干燥,得到超轻可漂浮性材料,该材料在室温下对菜籽油的吸收能力为4.29g/g。
[0025] 实施例7首先将实施例6制备的气凝胶材料(1cm×1cm×1cm)进行称重,质量记录为m0,再在室温下将气凝胶浸入各种油品或有机溶剂(如菜籽油,真空泵油,氯仿,正己烷等)内,一段时间待吸附达到平衡后取出,并在5秒内用一张滤纸轻轻擦拭表面以除去过量的油或溶剂,然后快速称重,称重后质量即为m1,按照下面的公式计算吸油率:
吸油率(g/g)=(m1-m0)/m0,
如图1所示,实施例6制备的超轻可漂浮性材料漂浮于水面上;通过图2可知,实施例6制备的超轻可漂浮性材料在室温下对油或溶剂的吸收能力为4.2-9.7g/g。
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