一种MOF粉末在油水分离中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种MOF粉末在油水分离中的应用，其特征在于，该应用具体是先将多孔包装袋进行疏水化处理得到疏水包装袋，接着再将MOF粉末置于该疏水包装袋内一起投入到油水混合体系中进行吸油处理，该MOF粉末选择性的仅吸收油而不吸收水，从而从油水混合体系中分离油。本发明专利技术通过利用MOF粉末(如ZIF‑8粉末)的超疏油和高度疏水性，并配合用于包裹这些MOF粉末的包装袋的疏水化处理工艺，解决了多孔材料油水分离效率不高、以及吸油后难以回收重复再利用的问题。

Application of a MOF powder in oil-water separation

The invention discloses an application of MOF powder in oil-water separation, which is characterized in that the porous packing bag is hydrophobically treated to obtain a hydrophobic packing bag, and then the MOF powder is placed in the hydrophobic packing bag together and put into the oil-water mixing system for oil absorption treatment. The MOF powder is selectively treated only by oil absorption. The oil is absorbed without absorbing water, thus separating the oil from the oil-water mixture system. By utilizing super-thinning oil and high hydrophobicity of MOF powders (such as ZIF_8 powders) and combining with the hydrophobic treatment process of packaging bags used for wrapping these MOF powders, the present invention solves the problems of low oil-water separation efficiency of porous materials and difficult recycling after oil absorption.

【技术实现步骤摘要】
一种MOF粉末在油水分离中的应用
本专利技术属于油水分离
，更具体地，涉及一种MOF粉末在油水分离中的应用，尤其可利用包括多孔ZIF-8材料颗粒在内的金属有机框架MOF材料其超亲油和高度疏水性的特性，可利用该油水分离材料处理含油废水得到相应的油水分离处理方法及该材料在油水分离中的应用，即，给出了油水分离材料的制备方法和应用。
技术介绍
随着海上石油开采和现代化工行业的高速发展，海上石油泄漏和有机化学试剂泄漏事故日益频繁，对当地的水环境造成严重的伤害，环境污染和治理成为人们日益关注的话题。含油废水的来源比较广泛，在石油、化工、钢铁、焦化、家电、机械制造和食品加工等行业，凡是直接与油类接触的用水都含有油。含油废水对环境造成了巨大的危害，如石油漂浮在海面上，迅速扩散形成一层不透气的油膜会阻碍水体的复氧作用，影响海洋浮游生物生长，破坏海洋生态平衡。含油污水处理起来也极为困难、效率低、成本高，因此含油废水的高效处理成为人们关注的热点。进行油水分离的方法主要有离心法、重力法、吸附法、浮选法、生物氧化法和化学法等。选择油水分离方法时还需考虑当时的水处理环境以及分离体积等因素，使用吸附法进行油水分离是一种最简单方便的方式。但传统的油水分离材料的界面浸润特性不明显，吸油性和抗水性均较弱，在吸油的同时也吸收大量水分，分离效率较低，仅有50％左右，影响材料的使用效果。现有技术中有利用粉末材料对油的吸收性能、用于油水分离的相关报道，具体是将粉末与磁性四氧化三铁复合，粉末吸收完油后通过磁力把粉末与水分离；这些技术存在粉末的重复利用性差，油品回收难等问题。目前为止，将MOF粉末材料作为油水分离材料的研究较少，主要是由于在进行油水分离时，需要使用大量的粉末才可吸收一定体积的油品，考虑在进行油水分离的实际过程中，将高疏水粉末铺撒于油水混合物表面，粉末材料吸收油品后，如何将粉末材料与水面进行分离也是实际操作中的难题，另外如何解决材料的重复利用和油品的回收等也是难题。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种MOF粉末在油水分离中的应用，通过利用MOF粉末(如ZIF-8粉末)的超疏油和高度疏水性，并配合用于包裹这些MOF粉末的包装袋的疏水化处理工艺，解决了多孔材料油水分离效率不高、吸油后难以回收重复再利用的问题，得到了一种油水分离效率高、分离速率快、重复使用性优越的油水分离材料；并且，本专利技术还通过对包装袋的疏水工艺进行优化，例如用聚二甲基硅氧烷(PDMS)修饰茶叶袋，对所采用试剂的具体种类、浓度、处理时间等参数条件进行优化控制，进一步确保了包装袋的疏水化效果，避免了吸油处理时水分子的通过，保证了MOF材料的油分离效率。为实现上述目的，按照本专利技术的，提供了一种MOF粉末在油水分离中的应用，其特征在于，该应用具体是先将多孔包装袋进行疏水化处理得到疏水包装袋，接着再将MOF粉末置于该疏水包装袋内一起投入到油水混合体系中进行吸油处理，该MOF粉末仅吸收油，从而从油水混合体系中分离油。作为本专利技术的进一步优选，所述疏水化处理具体是将所述多孔包装袋放入到0.5-2wt％疏水性材料的以苯系物作为溶剂的溶液中超声处理，然后取出干燥；所述疏水性材料优选为聚苯乙烯微球或聚二甲基硅氧烷，所述苯系物优选为苯、甲苯或二甲苯；优选的，所述超声处理的时间为15-60min，干燥时间为12-48h。作为本专利技术的进一步优选，所述多孔包装袋包括尼龙包装袋、棉质包装袋、聚乙烯包装袋、聚偏二氯乙烯包装袋或牛皮纸包装袋，优选为茶叶袋。作为本专利技术的进一步优选，所述应用还包括将所述吸油处理后的包装有MOF粉末的包装袋通过减压和加热的组合处理回收油。作为本专利技术的进一步优选，所述减压和加热的组合处理还重新得到未吸收油的包装有MOF粉末的包装袋，优选的，该未吸收油的包装有MOF粉末的包装袋还将投入到油水混合体系中进行吸油处理，从而从油水混合体系中多次分离油。作为本专利技术的进一步优选，所述MOF粉末为ZIF-1、ZIF-7、ZIF-8、ZIF-11或ZIF-67粉末。通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于采用高度疏水性MOF颗粒用于油水分离，尤其是采用高度疏水性MOF颗粒与经疏水化修饰的包装袋(如茶叶袋等)相结合，能够吸收分离水表面的油，即从油水混合体系中分离出油。具体说来，本专利技术有如下优点：1.本专利技术将MOF粉末(如ZIF-8粉末等)直接装入多孔包装袋(如茶叶袋)用于油水分离，解决了单独的粉末材料油水分离过程中难以回收利用的问题，既便于该粉末与油水混合体系进行分离，又能使得MOF粉末可使用多次、反复吸油；以茶叶袋为包装袋、ZIF-8为MOF材料为例，ZIF-8材料本身不吸收水，并且配合包裹在茶叶袋内，茶叶袋是先进行疏水化处理，例如可经过聚二甲基硅氧烷修饰处理，这样就会在茶叶袋表面形成一层疏水化的薄膜，油可以通过而水分子无法通过，确保ZIF-8/茶叶袋体系具有较高的选择性，即选择性的仅吸收油不吸收水。而将高疏水粉末ZIF-8材料装入茶叶袋可很好地解决将粉末材料与水面进行分离问题，当ZIF-8粉末材料吸收油品后，可通过外界作用力将材料与水面进行分离，使材料的分离过程变得相对容易。本专利技术中用溶液法合成得到具有高疏水超亲油特性的ZIF-8粉末，用作油水分离材料，可吸收油水混合物中约98～99％的油。本专利技术还通过对包装袋的疏水工艺进行优化，如对所采用试剂的具体种类、浓度、处理时间等参数条件进行控制，使得得到的疏水包装袋完全隔绝水(即，不允许水通过该疏水包装袋)，进一步提高MOF材料的油水分离效率。疏水处理后的包装袋表面具有通道，油可以通过毛细作用力被MOF材料吸收。此外，本专利技术中的MOF粉末(如ZIF-8粉末等)，其粉末颗粒粒径例如可以小于1000nm，使用多孔包装袋包裹，将极大的便于其回收。2.本专利技术ZIF-8粉末油水分离材料其制备方法以水为反应介质，在常压、常温下进行反应，易于控制，制备简单，成本低廉，无爆炸危险；并且，该油水分离材料质量轻，便于运输和贮藏；分离油水速度快，分离效率高。本专利技术优选采用一锅法合成高度疏水性MOF颗粒。本专利技术是利用MOF粉末/疏水化包装袋体系对油的选择性吸收从而实现油水分离，本专利技术作用机理是纯粹的物理吸收过程，吸油过程在很短时间内即可完成，并且油品易回收。本专利技术优选把MOF颗粒装入经聚二甲基硅氧烷(PDMS)疏水化修饰的茶叶袋(当然也可以是其他种类的多孔包装袋)，利用MOF颗粒的疏水性和多孔性，将装有MOF颗粒的茶叶袋放入被油污染的水表面，对水表面的油分子进行吸收分离，最后将吸收完油的MOF/茶叶袋进行减压蒸馏处理，回收有用的油，回收的MOF/茶叶袋可多次重复利用。该应用方法具有操作简便、吸收快、吸收效果好、价格低廉与吸收时间短等优点，在油水分离领域上显示出了极大的应用前景。本专利技术中的油水分离材料MOF粉末能够分离水相表面的油相，可应用于石油生产、存储或运输，炼油，化工，食品加工，工业污水等领域的轻质油废水净化。附图说明图1为材料ZIF-8颗粒的合成和油水分离应用示意图。图2是ZIF-8颗粒的XRD图，其中a谱线为ZIF-8标准谱图，b谱线为合成的ZIF-8纯相谱图。图3(a)、图3(b)分别是ZIF-8颗粒的B本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MOF粉末在油水分离中的应用，其特征在于，该应用具体是先将多孔包装袋进行疏水化处理得到疏水包装袋，接着再将MOF粉末置于该疏水包装袋内一起投入到油水混合体系中进行吸油处理，该MOF粉末仅吸收油，从而从油水混合体系中分离油。

【技术特征摘要】
1.一种MOF粉末在油水分离中的应用，其特征在于，该应用具体是先将多孔包装袋进行疏水化处理得到疏水包装袋，接着再将MOF粉末置于该疏水包装袋内一起投入到油水混合体系中进行吸油处理，该MOF粉末仅吸收油，从而从油水混合体系中分离油。2.如权利要求1所述MOF粉末在油水分离中的应用，其特征在于，所述疏水化处理具体是将所述多孔包装袋放入到0.5-2wt％疏水性材料的以苯系物作为溶剂的溶液中超声处理，然后取出干燥；所述疏水性材料优选为聚苯乙烯微球或聚二甲基硅氧烷，所述苯系物优选为苯、甲苯或二甲苯；优选的，所述超声处理的时间为15-60min，干燥时间为12-48h。3.如权利要求1所述MOF粉末在油水分离中的应用，其特征在于，所述多孔包...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘勇，刘宏芳，孙春丽，詹深山，高中锋，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42