一種廣譜的小分子有機(jī)凝膠劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種廣譜的小分子有機(jī)凝膠劑，特別是一種能夠凝膠化多種有機(jī)試劑 (包括燃油）的小分子有機(jī)凝膠劑、其制備方法及利用其實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢水、泄露油品、廢污水等 的凈化處理的方法，屬于超分子、材料化學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于環(huán)境修復(fù)中的潛在應(yīng)用，例如收集漏油、從復(fù)雜混合物中選擇性隔離有毒的 有機(jī)液體等，選擇性凝膠的主題已經(jīng)引人關(guān)注。由于水參與氫鍵合（其可能干擾凝膠過(guò)程） 的能力很強(qiáng)，選擇性凝膠劑的設(shè)計(jì)常常是一個(gè)挑戰(zhàn)。聚合物凝膠已被用作油-水分離劑。然 而，聚合物凝膠可能需要高的凝膠劑負(fù)載并且通常不是熱可逆的，因此即便存在可能，從凝 膠中回收油相或從油相中回收膠凝劑也是很困難的?？紤]到回收漏油、處理廢水的有效性， 以及膠凝劑的再循環(huán)能力，優(yōu)先考慮小分子有機(jī)凝膠劑。
[0003] 小分子有機(jī)凝膠是小分子有機(jī)凝膠劑（low-molecule organic gelators, LMOGs)在有機(jī)溶劑或水中自發(fā)地聚集、組裝成有序結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使整個(gè)體系凝膠化成為熱可 逆的軟性材料。小分子有機(jī)凝膠的形成是凝膠劑分子的自組裝過(guò)程，也是凝膠劑分子和溶 劑相互作用的結(jié)果。小分子有機(jī)凝膠一般是由很少量的小分子有機(jī)凝膠劑通過(guò)分子間的非 共價(jià)相互作用（氫鍵力、靜電力、范德華力以及相互作用等）將大量的有機(jī)溶劑分子固定在 凝膠的網(wǎng)絡(luò)中，使體系形成果凍狀的凝膠結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的由共價(jià)鍵交聯(lián)而形成的三維網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)的聚合物凝膠不同，小分子有機(jī)凝膠具有熱可逆性，便于回收燃油（或其它有機(jī)溶劑） 和凝膠劑。已有報(bào)道（Bhattacharya, S. et al.，《Chem. Commun.》，2001，185;Jadhav, S. R. etal.，《Angew. Chem. Int. Ed.》，2010,49,7695)利用小分子有機(jī)凝膠劑對(duì)油和 水的選擇性凝膠化來(lái)分離油水混合物，但已報(bào)道的小分子有機(jī)凝膠劑均存在普適性差、凝 膠效率低等缺點(diǎn)，因此，迫切需要設(shè)計(jì)一種普適性好且凝膠效率高的小分子有機(jī)凝膠劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種廣譜的小分子有機(jī)凝膠劑及其制備方法，其可吸 附各種有機(jī)溶劑、燃油等有機(jī)試劑，特別是與水不互溶的有機(jī)試劑而形成有機(jī)凝膠，具有極 高的吸附容量，并可以通過(guò)簡(jiǎn)單地蒸餾來(lái)回收吸附的有機(jī)試劑，同時(shí)該小分子有機(jī)凝膠劑 可循環(huán)使用。
[0005] 本發(fā)明的目的之二在于提供一種利用前述小分子有機(jī)凝膠劑實(shí)現(xiàn)的有機(jī)試劑的 回收處理方法。
[0006] 本發(fā)明的目的之三在于提供一種有機(jī)凝膠，其主要由前述廣譜小分子有機(jī)凝膠劑 和與水不互溶的有機(jī)試劑組成。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 一種廣譜小分子有機(jī)凝膠劑，其具有如下主體結(jié)構(gòu)式：
其中，R為具有> 10個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基，優(yōu)選為具有10-100個(gè)碳原子的直鏈 或支鏈烷烴，尤其優(yōu)選為具有10-50個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基。
[0008] 前述廣譜小分子有機(jī)凝膠劑主要由多元醇、衣康酸酐與縮水甘油和/或縮水甘油 衍生物聚合而成。
[0009] -種廣譜小分子有機(jī)凝膠劑的制備方法，包括：將多元醇、衣康酸酐與縮水甘油和 /或縮水甘油衍生物聚合獲得目標(biāo)產(chǎn)物。
[0010] 作為其中較為典型的實(shí)施例之一，該制備方法具體可包括： (1) 將衣康酸酐和多元醇按1:1以上的摩爾比混合，在116°c下聚合反應(yīng)得到中間產(chǎn) 物； (2) 將前述中間產(chǎn)物和縮水甘油按1:3以上的摩爾比混合，加入有機(jī)溶劑(例如，甲 苯)，在100-13(TC (優(yōu)選128°C)下聚合反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物，所述目標(biāo)產(chǎn)物具有如下主體結(jié) 構(gòu)式：
其中，R為具有> 10個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基，優(yōu)選為具有10-100個(gè)碳原子的直鏈 或支鏈烷烴，尤其優(yōu)選為具有10-50個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基。
[0011] 前述廣譜小分子有機(jī)凝膠劑在選擇性吸附與水不互溶的有機(jī)試劑中的應(yīng)用。
[0012] 一種有機(jī)凝膠，其主要由所述廣譜小分子有機(jī)凝膠劑和與水不互溶的有機(jī)試劑組 成。
[0013] 進(jìn)一步的，所述有機(jī)凝膠包含的廣譜小分子有機(jī)凝膠劑與有機(jī)試劑質(zhì)量體積比在 5-0. 1% 之間。
[0014] 進(jìn)一步的，所述有機(jī)試劑可選自但不限于直鏈或支鏈烷烴或其衍生物系列有機(jī)溶 劑、醇系列有機(jī)溶劑、二醇系列有機(jī)溶劑、碳酸酯系列有機(jī)溶劑、甲酮系列有機(jī)溶劑、醚系列 有機(jī)溶劑、脂肪族碳?xì)浠衔锵盗杏袡C(jī)溶劑、芳香族碳?xì)浠衔锵盗杏袡C(jī)溶劑、羧酸酯系列 有機(jī)溶劑、內(nèi)酯系列有機(jī)溶劑、內(nèi)酰胺系列有機(jī)溶劑中的任一種或兩種以上的組合，進(jìn)一步 的，例如，其可以選自柴油、煤油、石蠟、正己烷、環(huán)己烷、辛烷、十一烷、十二烷、甲苯、氯苯、 氯仿等等。
[0015] 一種與水不互溶的有機(jī)試劑的分離回收方法，包括如下步驟： (1) 取權(quán)利要求1所述的廣譜小分子有機(jī)凝膠劑加入所述有機(jī)試劑或主要由所述有機(jī) 試劑與水形成的混合體系中，使所述廣譜小分子有機(jī)凝膠劑與有機(jī)試劑形成凝膠； (2) 收集所述凝膠，并將凝膠加熱分解，從而將所述廣譜小分子有機(jī)凝膠劑與有機(jī)試劑 分離。
[0016] 進(jìn)一步的，所述分離回收方法還可包括： (3) 將步驟（2)所獲廣譜小分子有機(jī)凝膠劑回收，并重新應(yīng)用于所述有機(jī)試劑的回收處 理。
[0017] 進(jìn)一步的，所述主要由所述有機(jī)試劑與水形成的混合體系可以選自但不限于含有 機(jī)試劑的工業(yè)或生活廢水等。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括：該小分子有機(jī)凝膠劑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制備， 可吸附各種有機(jī)溶劑、有機(jī)燃油等而形成有機(jī)凝膠，具有極高的吸附容量，并可以通過(guò)簡(jiǎn)單 地蒸餾來(lái)回收吸附的有機(jī)試劑，同時(shí)該小分子有機(jī)凝膠劑還可循環(huán)使用，在化工生產(chǎn)和生 活中的有機(jī)廢水的回收利用、泄露油品的回收處理、廢污水的凈化處理等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用 前景。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中一種小分子有機(jī)凝膠劑的核磁圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中一種小分子有機(jī)凝膠劑的紅外測(cè)試圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中利用小分子有機(jī)凝膠劑回收柴油與水的混合物中柴油成分的 示意圖，其中：（1)加入小分子有機(jī)凝膠劑；（2)選擇性凝膠化柴油；（3)移除水層；（4)通 過(guò)減壓蒸餾回收柴油；（5)利用回收的小分子有機(jī)凝膠劑循環(huán)使用。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種廣譜的小分子有機(jī)凝膠劑，其為兩親性小分子，其 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制備，且其，特別是其粉體形態(tài)可從有機(jī)試劑與水的混合物中選擇性地吸附 有機(jī)試劑而形成固體凝膠。
[0021] 其中，該小分子有機(jī)凝膠劑的主體結(jié)構(gòu)式為：
其中，R為具有超過(guò)10個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基。
[0022] 進(jìn)一步的，在形成的有機(jī)凝膠中該凝膠劑與有機(jī)試劑的質(zhì)量體積比在5-0. 1% Wt/ V之間，由此可以看到該凝膠劑對(duì)于有機(jī)試劑具有很大的吸附容量。
[0023] 前述有機(jī)試劑可以是業(yè)界習(xí)知的各類(lèi)有機(jī)試劑，特別是與水不互溶的有機(jī)試劑， 例如，直鏈或支鏈烷烴或其衍生物系列有機(jī)溶劑、醇系列有機(jī)溶劑、二醇系列有機(jī)溶劑、碳 酸酯系列有機(jī)溶劑、甲酮系列有機(jī)溶劑、醚系列有機(jī)溶劑、脂肪族碳?xì)浠衔锵盗杏袡C(jī)溶 劑、芳香族碳?xì)浠衔锵盗杏袡C(jī)溶劑、羧酸酯系列有機(jī)溶劑、內(nèi)酯系列有機(jī)溶劑、內(nèi)酰胺系 列有機(jī)溶劑，更具體的例如柴油、煤油、石蠟、正己烷、環(huán)己烷、辛烷、十一烷、十二烷、甲苯、 氯苯、氯仿等與水不互溶的有機(jī)物。
[0024] 進(jìn)一步的，吸附后的有機(jī)試劑可利用加熱該凝膠，尤其是加熱蒸餾等方法從該凝 膠中分離出來(lái)，而同時(shí)被分離出的該凝膠劑還可重復(fù)循環(huán)應(yīng)用。
[0025] 本發(fā)明的該小分子有機(jī)凝膠劑應(yīng)用領(lǐng)域可以包括但不限于化工生產(chǎn)和生活中的 有機(jī)廢水的回收利用、泄露油品的回收處理、廢污水的凈化處理等等。