一種天然有機材料醚化改性制備吸油材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于安全與環(huán)境保護中處理水體中溢油污染領(lǐng)域。公開了一種利用天然有 機材料經(jīng)蒸汽爆破-醚化改性制備吸油材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著世界工業(yè)的蓬勃發(fā)展，石油及其產(chǎn)品在開采、煉制、貯運和使用過程 中因各種事故原因進入海洋、江河湖泊等水體環(huán)境會造成水體的嚴重污染，對生態(tài)環(huán)境和 人們的生活構(gòu)成的威脅已不容忽視。這些溢油形成油膜覆蓋在水面上，不但浪費了珍貴的 石油資源，還會阻隔水氣交換的過程，影響到生物鏈循環(huán)，破壞水體的生態(tài)平衡，對水體生 物造成嚴重的危害。若不及時處理，會對我們的生態(tài)環(huán)境以及人類健康帶來重大的危害。
[0003] 目前處理溢油多用吸附法。采用的吸附劑主要有化學(xué)合成、天然無機、天然有機三 大類。其中化學(xué)合成吸油材料主要有聚丙烯纖維、聚氨脂泡沫和烷基乙烯聚合物，也是目前 使用最廣的吸油材料，其在國外的市場銷售量中所占的份額最大。具有是良好親油疏水性、 吸油速度快，吸油倍率較高，缺點是受壓仍會漏油，難以生物降解；天然無機吸油材料包括 活性炭、沸石、粘土、珍珠巖、蛭石、石墨和硅凝膠等，這類吸油材料吸油能力低、油水選擇性 差、可浮性差、難以處置。天然有機吸油材料包括麥桿、稻草、燈心草、棕、麻、稻殼、棉纖維、 樹皮和泥炭沼等，價廉、易得、安全、可生物降解性、吸油速度快，但是油水選擇性差、吸油能 力低。
[0004] 目前，國內(nèi)外對吸油材料研究開發(fā)取得了許多的成果。日本專利JP7136645公開 了一種將膨潤土或沸石與吸油劑或活性炭混合，制成天然無機吸油材料。美國專利6030536 公開了一種以二氧化鈦粒子分散泄露油污的方法。美國專利US4563407先用有機溶劑使 交聯(lián)的含氟乙烯基苯的共聚物溶脹，然后用醋酸催化進行交聯(lián)反應(yīng)制的合成吸油樹脂。美 國專利US5218004在高溫下選擇水或其他非溶脹液體作反應(yīng)介質(zhì)，使交聯(lián)共聚物(用溶 脹溶劑處理的）中殘余乙烯基與酸催化劑反應(yīng)的方法來實現(xiàn)交聯(lián)。美國專利US5352780、 US5114593、US4969774、US4959154、US3902998、US3617564 分別公開了利用未改性的天然材 質(zhì)包括纖維素碎片、絞碎的水生蓮花纖維、谷類發(fā)泡制品、木屑、米糠以及玉米穗作為天然 有機吸油材料對水上以及陸上溢油進行吸附處理。
[0005] 國內(nèi)也有許多單位對吸油材料的制備進行了研究，清華大學(xué)、大連理工大學(xué)、 浙江大學(xué)、天津工業(yè)大學(xué)等對于合成高吸油樹脂吸油材料進行研究，也申請了專利： CN102702563A、CN102561032A、CN1324876A、CN10256103、CN1324876A、CN1884322A 以及 CN1442438A，都是利用懸浮聚合或乳液聚合來制成高吸油樹脂。如CN1442438A公開了以丙 烯酸酯為單體，通過自由基懸浮聚合制備的高吸油樹脂，吸油倍率，汽油，柴油大于l〇g/g， 芳烴類大于20g/g，鹵代烴類大于30g/g，最大吸附倍率為37g/g。CN101244379A公開了一 種以泥炭為原料來制成天然無機吸油材料的方法。CN1792834A公開了一種利用天然羽絨 進行加工制成吸油材料。CN102350310A公開了一種利用玉米秸桿在200°C _300°C炭化1-3 小時制備吸油材料的方法。CN101565487A公開了利用純纖維素與丙烯酸烷基酯節(jié)枝共聚制 備吸油材料的方法。
[0006] CN10183108A公開了一種可生物降解的吸油材料的制備方法，利用纖維基材與淀 粉混合物先經(jīng)10-80%濃度的氫氧化鈉溶液處理，再與丙烯酸脂在微波條件下酯化改性制 備吸油材料。CN102872811A公開了一種改性農(nóng)業(yè)秸桿制備水體溢油吸附劑制備方法，利 用氫氧化鈉溶液和纖維素酶處理改性。CN103145921A公開了以加拿大一枝黃花為原料經(jīng) 堿-乙醇處理-甲基丙烯酸脂類酯化改性制備吸油劑的方法。CN101565488A公開了一種 纖維素基吸油材料的制備方法，將植物纖維素20倍的18%氫氧化鈉溶液處理然后與甲基丙 烯酸丁脂酯化改性處理得到吸油材料。CN102344531A公開了一種秸桿為基材吸油材料的 制備方法，該方法是將秸桿用質(zhì)量比(秸桿與氫氧化鈉溶液質(zhì)量）為1:3的10w%-20w%的氫 氧化鈉溶液，80-90°C攪拌處理l_3h后，過濾，水洗至中性并壓榨后得到的秸桿粉末后，加 入聚乙烯醇水溶液中，在氮氣保護下攪拌升溫，加入引發(fā)劑、反應(yīng)單體及交聯(lián)劑得到纖維素 基與秸桿基吸油材料。CN102604134A公開了一種纖維素基吸水吸油薄膜的制備方法，它是 將木質(zhì)纖維素先經(jīng)乙二胺水溶液處理，再經(jīng)氫氧化鈉-尿素溶液處理，再與N，N-亞甲基雙 丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲脂反應(yīng)，經(jīng)刮膜制備吸油薄膜。CN102603978A公開了一種方法與 CN102604134A相似，只是沒有形成薄膜。
[0007] 余權(quán)英等用濃度為2. 5~3. 75mol/L的NaOH水溶液作預(yù)潤脹劑和催化劑，用木 材10-20倍重的丙烯腈作醚化劑，在50°C反應(yīng)lh，獲得質(zhì)量增加率35%以上、含氮質(zhì)量分數(shù) 8. 5%-13%的氰乙基化木材。他們還以甲苯作稀釋劑，NaOH作預(yù)潤脹劑和催化劑，以氯化芐 作醚化劑對杉木進行芐基化改性。得到質(zhì)量增加率為115%的芐基化木材在100~150°C 下熔融，并可在l〇〇°C、9. SMPa表壓下熱壓成型為半透明的塑料狀薄片，具有較好的熱塑性 (余權(quán)英，譚向華·木材氰乙基化改性研究（II ) [J]·林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，1995,15(4):31-38. 余權(quán)英，蔡宏斌.芐基化木材的制備及其熱塑性研究[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，1998,18 (1): 23-29)。萬東北等研究了甘蔗渣的芐基化反應(yīng)，優(yōu)化條件下甘蔗渣增重率達165. 0%，醚化劑 利用率達到26. 0%(萬東北，羅序中，黃桂萍，等.甘蔗渣苯甲基化改性研究[J].林業(yè)科技， 2005,30 (3) :57-59.)〇
[0008] 天然有機吸油材料具有豐富的多孔結(jié)構(gòu)、低價、易得、安全且可生物降解，缺點是 飽和吸油能力相對低、油水選擇性差。因此采用天然有機材料作為吸油材料必須經(jīng)過改性 以提高其疏水親油性能，目前公開的文獻改性處理大