一種超疏水超親油秸稈纖維的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于功能材料技術領域，它涉及一種超疏水超親油秸桿纖維的制備方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著我國工業(yè)化進程的加快，石油意外泄露事故頻繁發(fā)生，據(jù)統(tǒng)計平均每年有500?1000噸的石油污染物被注入海洋，導致水體污染現(xiàn)象越來越嚴重，如何妥善處理海上溢油成為亟待解決的問題。生物修復、原位燃燒和機械抽取是常用的三種處理溢油的途徑，其中使用吸油材料進行機械抽取是最廉價有效的方法，并且可以對溢油進行回收利用。無機礦物吸油材料吸附能力較弱，有機合成吸油材料成本又較高。制備超疏水材料通常有以下兩種途徑:一是在低表面能的基質表面上構建微米/納米級粗糙結構，二是將低表面能的材料涂覆在帶有微米/納米粗糙結構的固體表面。超疏水超親油材料具有特殊的潤濕性，與水滴的接觸角大于150°，與油滴的接觸角接近0°，這類材料的表面自由能介于水和油的表面張力之間，能夠選擇性吸附水中的油分，實現(xiàn)油水混合物的高效分離。玉米秸桿是儲量豐富的農(nóng)業(yè)廢棄物，用它作為基材，開發(fā)具有超疏水兼超親油特點的吸附劑，不僅原料廉價易得、取材容易，而且實現(xiàn)了廢棄物的資源化利用，節(jié)約能源，對環(huán)境友好，具有較高的實際應用價值。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供原料廉價易得、高吸油性、可生物降解的一種超疏水超親油秸桿纖維的制備方法，可選擇性吸附含油污水中的油分，能夠有效解決海上原油泄漏的問題。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種超疏水超親油秸桿纖維的制備方法，
[0005]—、將秸桿晾干后粉碎，過60?80目篩，然后浸漬于質量分數(shù)為5%?7%的氫氧化鈉溶液中，磁力攪拌條件下，預處理1h?14h，用超純水反復清洗至pH接近中性，干燥至恒重，得到秸桿纖維；
[0006]二、依次將2mL?5mL超純水、2mL?5mL正娃酸乙酯、ImL?2mL氨水加入80mL?120mL無水乙醇到中，室溫下磁力攪拌，加入0.3g?0.5g步驟一獲得的稻桿纖維中，繼續(xù)攪拌2h?4h后用尼龍過濾網(wǎng)過濾，依次用超純水和無水乙醇清洗，烘干；
[0007]三、將2.5g?3.0g氫氧化鈉加入180mL?240mL超純水中，待完全溶解后，加入2.0g?2.6g硝酸鋅，以速度為500r/min?800r/min磁力攪拌和溫度為60°C?90°C條件下，反應Sh?12h，停止攪拌，冷卻至室溫，離心分離，干燥后得到納米氧化鋅粒子；
[0008]四、在室溫下，將ImL?3mL超純水、0.2mL?3mL辛基三乙氧基硅烷依次加入到9mL?15mL無水乙醇，磁力攪拌混合均勾，配制得到改性液；
[0009]五、將0.1g?0.2g步驟三制得的納米氧化鋅粒子加入到步驟四配制的改性液中，磁力攪拌均勻，然后加入0.1g?0.15g經(jīng)步驟二處理后的秸桿纖維，在室溫磁力攪拌條件下繼續(xù)反應2h?3h，用尼龍過濾網(wǎng)過濾，依次用超純水和無水乙醇沖洗，干燥至恒重；即得到超疏水超親油秸桿纖維。
[0010]其中，步驟一所述的秸桿為玉米秸桿、高粱秸桿、小麥秸桿、水稻秸桿中的一種或其中幾種的混合(秸桿為混合物時，各種秸桿之前按任意比混合)。
[0011]步驟一中在40 °C?50 0C烘箱中干燥至恒重。步驟二中在40 °C?50 °C烘箱中烘干。步驟三的反應溫度為70°C?80°C。步驟五中在50°C?60°C烘箱中干燥至恒重。
[0012]本發(fā)明的原材料秸桿纖維的來源廣泛，經(jīng)濟成本低廉，可生物降解，不會造成環(huán)境污染，制備的超疏水超親油秸桿吸油材料，具有卓越的吸油性能，在海洋溢油清理方面的應用空間廣闊。
[0013]本發(fā)明方法的適用性廣泛，所用的秸桿材料是來自農(nóng)作物利用后的廢料，可采取不同種類的秸桿作為原材料，例如玉米秸桿、高粱秸桿、小麥秸桿、水稻秸桿等。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0015]1、以農(nóng)業(yè)廢棄物秸桿作為吸油材料的制備原料，來源廣泛，變廢為寶，有效利用了自然資源，避免了對環(huán)境的二次污染，具有顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，得到的超疏水超親油秸桿可作為溢油吸附處理的吸附材料，為秸桿纖維在油水分離領域的應用提供了一定的參考，并且在原油泄漏清理上提供了技術支持。
[0016]2、本發(fā)明制備得到的秸桿纖維吸油材料兼具超疏水和超親油性能，水在其表面的靜態(tài)接觸角達到152°，柴油在其表面的接觸角為0°，吸油量較大，對油的選擇性吸著性能好，能夠選擇性吸附油品，而完全不吸水，具有卓越的吸油性能，是一種高效的吸油材料。
[0017]3、由于秸桿的密度低，超疏水超親油秸桿纖維能夠長期浮于水面進行油品的回收，吸油后的秸桿易于回收，不會產(chǎn)生二次污染。在使用后，秸桿吸油劑可以被用作燃料，完全燃燒產(chǎn)生二氧化碳，或者留待生物降解，具有環(huán)境友好的優(yōu)點。
[0018]4、本發(fā)明的制備工藝簡單可行，反應條件溫和，無需復雜的專用設備和大型儀器，經(jīng)濟成本低，生產(chǎn)周期短，無含氟材料，可實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)加工，得到的超疏水超親油秸桿纖維在水面溢油應急處理、含油廢水處理、管道污油處理、石油富集等領域有很大的應用潛力。
[0019]5、本發(fā)明制備的超疏水超親油秸桿纖維不僅保留了秸桿的生物可降解性，同時具有高的吸油倍率和保留率，解決了以往合成的有機吸油材料不能兼具生物可降解性與高吸油倍率的難題，在處理海洋溢油方面應用空間廣闊，滿足環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的需求。
【附圖說明】
[0020]圖1是原始秸桿的1000倍電鏡照片(SEM);圖2是原始秸桿的5000倍電鏡照片(SEM);圖3是【具體實施方式】一方法制備的超親油超疏水秸桿纖維的1000倍電鏡照片(SEM);圖4是【具體實施方式】一方法制備的超親油超疏水秸桿纖維的5000倍電鏡照片(SEM);圖5是【具體實施方式】一方法制備的超親油超疏水秸桿纖維的10000倍電鏡照片(SEM);圖6是原始秸桿對水的接觸角的示意圖；圖7是【具體實施方式】一方法制備的超親油超疏水秸桿纖維對水的接觸角的示意圖；圖8是【具體實施方式】一方法制備的超親油超疏水秸桿纖維對油的接觸角的示意圖。
【具體實施方式】
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[0021]【具體實施方式】一、本實施方式以玉米秸桿纖維為例，一種超疏水超親油秸桿纖維的制備方法是按下述步驟進行的:
[0022]—、將廢棄的秸桿晾干后，放入粉碎機內粉碎，過60目篩，將秸桿纖維浸入到質量分數(shù)為5%的氫氧化鈉溶液中，磁力攪拌條件下，預處理10h，用超純水反復清洗至pH接近中性，置于40 V烘箱中干燥至恒重，得到秸桿纖維。
[0023]二、依次量取80mL無水乙醇、2ml超純水、2ml正娃酸乙酯、Iml氨水加入到250ml燒杯中，室溫下置于磁力攪拌器上進行攪拌，然后加入0.3g秸桿纖維，繼續(xù)攪拌2h，用尼龍過濾網(wǎng)將秸桿纖維濾出，依次用超純水、無水乙醇清洗，置于40°C烘箱中干燥，得到表面負載二氧化硅粒子的秸桿纖維。
[0024]三、將2.5g氫氧化鈉加入到裝有180mL超純水的燒杯中，待完全溶解后，加入2.0g硝酸鋅，將混合物放在加熱磁力攪拌器上，設置攪拌速度為500r/min，加熱溫度為60°C，保持反應進行Sh后，停止攪拌，冷卻至室溫，離心分離，干燥后得到納米氧化鋅粒子。
[0025]四、室溫下，在50mL燒杯中依次加入9mL無水乙醇、ImL超純水、0.2mL辛基三乙氧基硅烷，磁力攪拌混合均勻，得到辛基三乙氧基硅烷改性液。
[0026]五、用分析天平稱取0.1g納米氧化鋅加入到辛基三乙氧基硅烷改性液中，在磁力攪拌器上攪拌均勻，然后稱取0