本發(fā)明屬于吸油材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種以苧麻為基質(zhì)改性制備天然有機(jī)吸油材料的方法。
背景技術(shù)：
：海運(yùn)是石油運(yùn)輸?shù)淖钪饕绞剑S著石油海運(yùn)的高速發(fā)展，也增加了海上溢油事故發(fā)生的概率。據(jù)國際油輪船東防污染聯(lián)合會(ITOPF)統(tǒng)計(jì)，僅在2010-2015年就發(fā)生了42起7噸以上的溢油事故。溢油事故不僅造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，也會造成嚴(yán)重的生態(tài)后果。因此，海上溢油事故應(yīng)急處置技術(shù)研究顯得尤為重要。在采取的眾多油污處理方法中，如機(jī)械回收法、吸附法、化學(xué)分散法、沉降法、生物降解法、燃燒法等，采用吸油材料吸附回收是一種很有效的方法,它不僅投資少、可重復(fù)利用，而且還可以將油污吸附并轉(zhuǎn)移，防止二次污染的產(chǎn)生，因此對吸油材料的研究具有十分必要的意義。良好的吸油材料應(yīng)該具有疏水性強(qiáng)、吸油快、吸油量大、吸油后不沉降、可回收再利用、對環(huán)境友好的特點(diǎn)。吸油材料可以分為無機(jī)和有機(jī)兩大類。無機(jī)類，如：沸石、硅石、黏土、珍珠巖、蛭石和膨潤土等，容易獲得但其吸附能力低，保油性差。有機(jī)類包括天然有機(jī)類和化學(xué)合成類?；瘜W(xué)合成有機(jī)類，如聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等吸油速度快、吸油量大但是價格高、難降解容易造成二次污染；天然有機(jī)類，如：玉米棒、玉米秸稈、水稻秸稈、紙漿、鋸木等價廉易得、安全生物降解性好、吸油速度快，滿足環(huán)保要求卻也有自身的缺點(diǎn)，油水選擇性差、吸油能力低。因此，目前的吸油材料很難同時滿足環(huán)保和高效兩方面的技術(shù)要求。苧麻是中國特有的以紡織為主要用途的農(nóng)作物，是中國國寶，中國的苧麻產(chǎn)量約占全世界苧麻產(chǎn)量的90％以上，在國際上稱為“中國草”，價廉易得。同時，苧麻本身就是一種天然有機(jī)吸附材料，可有機(jī)降解，不會對環(huán)境造成二次污染，因此對苧麻纖維進(jìn)行改性，來提高其親油疏水性能，既可實(shí)現(xiàn)對溢油污染的高效吸附處理，又可實(shí)現(xiàn)對天然植物纖維的高效利用，提高經(jīng)濟(jì)效益。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種以苧麻為基質(zhì)制備吸油材料的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種以苧麻為基質(zhì)制備吸油材料的方法，其特征在于，包含如下步驟：苧麻粉碎→苧麻纖維預(yù)處理→苧麻纖維附著納米顆?！男砸旱呐渲啤男云r麻纖維吸油材料的制備，其中，(1)苧麻粉碎：將苧麻桿去皮，粉碎后過標(biāo)準(zhǔn)篩，得到麻桿粉末；(2)苧麻纖維預(yù)處理：首先將步驟(1)中所得麻桿粉末采用去離子水超聲清洗去除表面附著顆粒物，過濾瀝干后的麻桿粉末加入到堿性溶液中，加熱煮沸進(jìn)一步去除表面蠟質(zhì)，然后設(shè)置烘箱溫度不超過60℃烘干至恒重，得到預(yù)處理的苧麻纖維；(3)苧麻纖維附著納米顆粒：稱取一定量預(yù)處理后的苧麻纖維，浸泡于無水乙醇、去離子水、正硅酸乙酯的混合液中，在60～90℃下攪拌30～60min，攪拌過程中逐滴加入體積為去離子水體積的0.5～2倍的氨水，之后將溶液和材料的混合液超聲處理10～20min，將麻桿纖維材料撈出，用無水乙醇清洗，洗至中性，在60℃以下烘干至恒重，得到附著二氧化硅納米顆粒的苧麻纖維；(4)改性液的配制：每200ml無水乙醇中加入0.5～2ml去離子水和3～6mlOTS，混合均勻，恒溫60～90℃，攪拌狀態(tài)下反應(yīng)3～5h，同時攪拌過程中逐滴加入0.05～0.2ml冰乙酸，混合均勻得到OTS－無水乙醇改性液；(5)改性苧麻纖維吸油材料的制備：將步驟(3)中得到的附著納米顆粒的苧麻纖維投入到步驟(4)中配制的改性液中，40～60℃，靜置4～8h，將苧麻纖維材料撈出，用無水乙醇清洗，洗至中性，在60℃以下烘干至恒重，得到改性后苧麻纖維吸油材料。優(yōu)選的，所述苧麻粉碎步驟為將苧麻桿去皮，用粉碎機(jī)粉碎，過20目標(biāo)準(zhǔn)篩，得到粒徑≤0.90mm的麻桿粉末。優(yōu)選的，所述苧麻纖維的預(yù)處理步驟為將步驟(1)得到的麻桿粉末放入容器中，加去離子水淹沒，用超聲清洗1-3次，每次清洗10～20min，過濾，將水瀝干得到麻桿粉末，將瀝干后的麻桿粉末加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％～5％的NaOH溶液中，加熱煮沸8～15min，用去離子水洗至中性，在60℃以下烘干至恒重，得到預(yù)處理的苧麻纖維。優(yōu)選的，苧麻纖維附著納米顆粒的步驟中所述苧麻纖維與無水乙醇、去離子水、正硅酸乙酯的混合液的固液比為1:(16～25)，其中，混合液中無水乙醇、去離子水、正硅酸乙酯的體積比為(6～12):1:1。優(yōu)選的，所述步驟(3)中附著納米顆粒的苧麻纖維與改性液的固液比為1：(60～80)。優(yōu)選的，所述步驟(2)中麻桿粉末與去離子水的固液比為1：(200～300)優(yōu)選的，所述方法中的攪拌均采用磁力攪拌，轉(zhuǎn)速為300～500rpm。優(yōu)選的，所述方法中的加熱工具均采用電子恒溫電熱套。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)造所述的制備方法及采用本發(fā)明創(chuàng)造的方法所得到的產(chǎn)物具有以下優(yōu)勢：(1)本發(fā)明采用來源廣泛、價廉易得、可再生、可生物降解、不會對環(huán)境造成二次污染的苧麻為原料制備以苧麻為基質(zhì)的吸油材料，方法簡單易行，操作方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，既提高了苧麻的經(jīng)濟(jì)效益，又降低了吸油材料的制備成本；(2)采用發(fā)明所述方法改性后的苧麻材料吸油效能和油水選擇性能提升，具有吸油速率快、吸油量大等優(yōu)點(diǎn)；(3)采用發(fā)明所述方法改性后的苧麻材料具備吸油后不沉降的特點(diǎn)，可作為吸油顆粒單獨(dú)使用，也可加工制成吸油索、吸油墊等，且改性工藝簡便，適宜大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。附圖說明構(gòu)成本發(fā)明創(chuàng)造的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明創(chuàng)造的進(jìn)一步理解，本發(fā)明創(chuàng)造的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明創(chuàng)造，并不構(gòu)成對本發(fā)明創(chuàng)造的不當(dāng)限定。在附圖中：圖1為原始(改性前)苧麻纖維2000倍掃描電鏡照片(SEM)；圖2為實(shí)施例1中按本發(fā)明創(chuàng)造所述的制備方法改性后的苧麻纖維2000倍掃描電鏡照片(SEM)。具體實(shí)施方式除非另外說明，本文中所用的術(shù)語均具有本領(lǐng)域技術(shù)人員常規(guī)理解的含義，為了便于理解本發(fā)明，將本文中使用的一些術(shù)語進(jìn)行了下述定義。在說明書和權(quán)利要求書中使用的，單數(shù)型“一個”和“這個”包括復(fù)數(shù)參考，除非上下文另有清楚的表述。所有的數(shù)字標(biāo)識，例如pH、溫度、時間、濃度，包括范圍，都是近似值。要了解，雖然不總是明確的敘述所有的數(shù)字標(biāo)識之前都加上術(shù)語“約”。同時也要了解，雖然不總是明確的敘述，本文中描述的試劑僅僅是示例，其等價物是本領(lǐng)域已知的。除了特別說明，本文中提及的各種試劑均來自市售的常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)用試劑。下面結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明創(chuàng)造。實(shí)施例1(1)取去皮苧麻桿20g放入粉碎機(jī)粉碎，過20目標(biāo)準(zhǔn)篩，得到粒徑約為0.90mm的麻桿粉末14g。(2)取3g得到的麻桿粉末放入1000ml燒杯中，加去離子水約600mL淹沒，用超聲波清洗器超聲清洗3次，每次清洗15min，過濾，將水瀝干待用；配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的NaOH溶液，將超聲清洗后的麻桿粉末浸泡在配制好的NaOH溶液中，加熱煮沸10min，用去離子水洗至中性，60℃烘干至恒重，得到預(yù)處理的苧麻纖維。(3)取步驟(2)所得預(yù)處理后的苧麻纖維約2.6g，按照固液比為1:18的比例添加入無水乙醇、去離子水和正硅酸乙酯的混合液中，其中所述無水乙醇、去離子水、正硅酸乙酯混合液的體積比為：9:1:1，磁力攪拌30min，80℃，轉(zhuǎn)速約為400rpm，攪拌過程中逐滴加入3ml氨水，之后將溶液和材料超聲處理15min，將麻桿纖維材料用鐵絲網(wǎng)撈出，用無水乙醇清洗致中性，放入60℃烘箱干燥至恒重。(4)配制十八烷基正丁醇(OTS)-無水乙醇改性液：首先配制OTS－無水乙醇改性液：將0.5ml去離子水、4mlOTS和200ml無水乙醇混合均勻，磁力攪拌4h，60℃，400rpm，逐滴加入0.1ml冰乙酸。(5)將步驟(3)中得到的預(yù)處理的苧麻纖維按照氣液比為1:68的比例投入到步驟(4)中配制的改性液中，60℃，靜置6h。將麻桿纖維材料用鐵絲網(wǎng)撈出，用無水乙醇清洗致中性，放入60℃烘箱干燥至恒重，得到改性后苧麻纖維吸油材料。對實(shí)施例1所獲得的苧麻纖維進(jìn)行性能檢測，首先結(jié)合對改性前后苧麻纖維的電鏡照片圖1、圖2分析可看出改性前苧麻纖維表面光滑平整，改性后苧麻纖維內(nèi)腔中填滿顆粒狀物質(zhì)，說明改性對纖維表面產(chǎn)生一定影響，這些粒子間存在著大量的孔隙，極大地提高了苧麻纖維的吸油能力。同時這些顆粒呈塊狀堆積，此堆積狀態(tài)為物理包裹，從而使得改性后苧麻纖維表現(xiàn)出很好的疏水性。除此以外，對實(shí)施例1所得改性后的苧麻纖維的吸油性能和與水的接觸角也進(jìn)行了檢測，檢測結(jié)果見表1，結(jié)果表明，改性后苧麻纖維吸附效果良好，對原油的吸附量可達(dá)到20.62g/g，是改性前兩倍多；改性前的苧麻纖維與水的接觸角為20°，改性后的苧麻纖維與水的接觸角為130°，油水選擇性能更是顯著提高，由改性前對水的吸收率9.6g/g降低到0.8g/g。表1改性前后苧麻纖維接觸角及吸水吸油比率變化改性前改性后接觸角20°130°吸水比9.6g/g0.8g/g吸油比9.8g/g20.62g/g實(shí)施例2(1)取20g去皮苧麻桿放入粉碎機(jī)粉碎，過20目標(biāo)準(zhǔn)篩，得到粒徑約為0.90mm的麻桿粉末約14g。(2)取3g得到的麻桿粉末放入1000ml燒杯中，加去離子水約600mL淹沒，用超聲波清洗器超聲清洗1次，每次清洗10min，過濾，將水瀝干待用；配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的NaOH溶液，將超聲清洗后的麻桿粉末浸泡在配制好的NaOH溶液中，加熱煮沸10min，用去離子水洗至中性，60℃烘干至恒重，得到預(yù)處理的苧麻纖維。(3)取步驟(2)所得預(yù)處理后的苧麻纖維約2.6g，浸泡于45ml無水乙醇、5ml去離子水、5ml正硅酸乙酯的混合液中，磁力攪拌30min，80℃，轉(zhuǎn)速約為400rpm，攪拌過程中逐滴加入3ml氨水，之后將溶液和材料超聲處理10min，將麻桿纖維材料用鐵絲網(wǎng)撈出，用無水乙醇清洗致中性，放入60℃烘箱干燥至恒重。(4)配制十八烷基正丁醇(OTS)－無水乙醇改性液：首先配制OTS－無水乙醇改性液：將0.5ml去離子水、4mlOTS和200ml無水乙醇混合均勻，磁力攪拌4h，60℃，400rpm，逐滴加入0.1ml冰乙酸。(5)將步驟(3)中得到的預(yù)處理的苧麻纖維按照氣液比為1:68的比例投入到步驟(4)中配制的改性液中，60℃，靜置6h。將麻桿纖維材料用鐵絲網(wǎng)撈出，用無水乙醇清洗致中性，放入60℃烘箱干燥至恒重，得到改性后苧麻纖維吸油材料。實(shí)施例2與實(shí)施例1中除步驟(2)與步驟(3)中超聲次數(shù)時間不同外，其余步驟及參數(shù)均與實(shí)施例1相同，對實(shí)施例2所得苧麻纖維材料進(jìn)行吸水吸油的性能檢測，檢測結(jié)果件表2。表2改性前后苧麻纖維接觸角及吸水吸油比率變化實(shí)施例3(1)取20g去皮苧麻桿放入粉碎機(jī)粉碎，過20目標(biāo)準(zhǔn)篩，得到粒徑約為0.90mm的麻桿粉末約14g。(2)取3g得到的麻桿粉末放入1000ml燒杯中，加去離子水約900ml淹沒，用超聲波清洗器超聲清洗3次，每次清洗15min，過濾，將水瀝干待用；配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的NaOH溶液，將超聲清洗后的麻桿粉末浸泡在配制好的NaOH溶液中，加熱煮沸10min，用去離子水洗至中性，50℃烘干至恒重，得到預(yù)處理的苧麻纖維。(3)取步驟(2)所得預(yù)處理后的苧麻纖維約2.6g，浸泡于45ml無水乙醇、5ml去離子水、5ml正硅酸乙酯的混合液中，磁力攪拌30min，70℃，轉(zhuǎn)速約為400rpm，攪拌過程中逐滴加入3ml氨水，之后將溶液和材料超聲處理15min，將麻桿纖維材料用鐵絲網(wǎng)撈出，用無水乙醇清洗致中性，放入50℃烘箱干燥至恒重。(4)配制十八烷基正丁醇(OTS)-無水乙醇改性液：首先配制OTS－無水乙醇改性液：將0.5ml去離子水、4mlOTS和200ml無水乙醇混合均勻，磁力攪拌4h，70℃，400rpm，逐滴加入0.1ml冰乙酸。(5)將步驟(3)中得到的預(yù)處理的苧麻纖維按照氣液比為1:75的比例投入到步驟(4)中配制的改性液中，50℃，靜置6h。將麻桿纖維材料用鐵絲網(wǎng)撈出，用無水乙醇清洗致中性，放入50℃烘箱干燥至恒重，得到改性后苧麻纖維吸油材料。實(shí)施例3與實(shí)施例1中除各步驟反應(yīng)溫度均不相同外，其余步驟及參數(shù)均與實(shí)施例1相同。表3改性前后苧麻纖維接觸角及吸水吸油比率變化改性前改性后接觸角18°127°吸水比9.9g/g0.86g/g吸油比10.32g/g21.0g/g實(shí)施例4(1)取20g去皮苧麻桿放入粉碎機(jī)粉碎，過20目標(biāo)準(zhǔn)篩，得到粒徑約為0.90mm的麻桿粉末約14g。(2)取3g得到的麻桿粉末放入1000ml燒杯中，加去離子水約600ml淹沒，用超聲波清洗器超聲清洗3次，每次清洗15min，過濾，將水瀝干待用；配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4％的NaOH溶液，將超聲清洗后的麻桿粉末浸泡在配制好的NaOH溶液中，加熱煮沸10min，用去離子水洗至中性，60℃烘干至恒重，得到預(yù)處理的苧麻纖維。(3)取步驟(2)所得預(yù)處理后的苧麻纖維約2.6g，浸泡于55ml無水乙醇、5ml去離子水、5ml正硅酸乙酯的混合液中，磁力攪拌30min，80℃，轉(zhuǎn)速約為400rpm，攪拌過程中逐滴加入6ml氨水，之后將溶液和材料超聲處理15min，將麻桿纖維材料用鐵絲網(wǎng)撈出，用無水乙醇清洗致中性，放入60℃烘箱干燥至恒重。(4)配制十八烷基正丁醇(OTS)－無水乙醇改性液：首先配制OTS－無水乙醇改性液：將1ml去離子水、6mlOTS和200ml無水乙醇混合均勻，磁力攪拌4h，60℃，400rpm，逐滴加入0.15ml冰乙酸。(5)將步驟(3)中得到的預(yù)處理的苧麻纖維按照氣液比為1:79的比例投入到步驟(4)中配制的改性液中，60℃，靜置6h。將麻桿纖維材料用鐵絲網(wǎng)撈出，用無水乙醇清洗致中性，放入60℃烘箱干燥至恒重，得到改性后苧麻纖維吸油材料。實(shí)施例4與實(shí)施例1中除各步驟溶液配比均不相同，其余步驟及參數(shù)均與實(shí)施例1相同。表4改性前后苧麻纖維接觸角及吸水吸油比率變化改性前改性后接觸角19°137°吸水比9.72g/g0.73g/g吸油比10.0g/g21.33g/g通過上述實(shí)施例1～4的檢測結(jié)果可以看出，改性后苧麻纖維吸附效果良好，對原油的吸附量有較大提升，是改性前兩倍多，對水的吸收率明顯降低；且改性后的苧麻纖維與水的接觸角增大，均大于120°，具有良好的親油疏水性能。因此，采用本
發(fā)明內(nèi)容所述方法制備的改性苧麻纖維吸油材料可面向海洋石油運(yùn)輸行業(yè)，針對海上溢油事故進(jìn)行吸油處理，可吸附包括原油、柴油、潤滑油、植物油等在內(nèi)的多類油品。以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3