一种高性能纤维素基吸油材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于油污处理材料技术领域，公开了一种高性能纤维素基吸油材料及其制备方法。所述方法包括以下制备步骤：将纸浆纤维疏解后加水配成质量分数为0.1％～5％的悬浮液，然后将纸浆悬浮液进行冷冻干燥，得到纤维素基多孔材料；然后将纤维素基多孔材料与硅烷化试剂和去离子水分开放置于同一密闭的环境中，加热至50～120℃进行化学气相沉积的疏水改性反应0.5～4小时，得到高性能纤维素基吸油材料。本发明专利技术采用简单、环境友好的冷冻干燥与化学气相沉积相结合的方法，获得了具有超高吸油量和高循环性能的纤维素基吸油材料，可替代传统吸油材料，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于油污处理材料
，具体涉及一种高性能纤维素基吸油材料及其 制备方法。
技术介绍
近年来，随着世界工业的蓬勃发展，石油及其各种油品的使用日益增加，然而因石 油开采及运输造成的原油泄漏问题也愈加严重，对海洋水体及其生态环境造成严重的破 坏。在采取的众多油污处理方法中，如机械回收法、吸附法、化学分散法、沉降法、生物降解 法、燃烧法等，采用吸附回收是一种很有效的方法，它不仅投资少、可重复利用，而且还可以 将油污吸附并转移，防止二次污染的产生。吸油材料是一种非常有效的油污清除工具，因其 具有高效、经济、便于推广使用等特点而得到广泛采用。利用吸油材料吸附油污不仅可以解 决油品对水域及其周边环境造成的污染，而且还可回收部分油品，减少能源的损失。吸油材 料通常可以分为无机材料、有机合成材料和天然高分子材料。无机材料的吸油能力较低、油 水选择性差；而有机合成材料降解性差，使用后增加了环境的负荷，甚至会造成二次污染。 天然或天然改性有机吸油材料因其环境友好、材料易得等特性，正逐渐受到关注，围绕天然 有机吸油材料的研宄越来越多，且已在水上泄漏油回收以及含油废水处理等方面得到了实 际的应用。一般地，该类吸油材料主要以农业废弃物为原料并经疏水改性制备而成，如改性 甘蔗渣、改性稻壳等。与聚丙烯相比较，这些改性天然材料的吸附能力更强，且稻壳和蔗渣 作为农作物废弃物，来源广泛，能够自然降解，但缺点是致密的孔隙结构限制了吸油性能的 提高。中国专利CN1171655C报道了一种纤维吸油剂的制备方法，它是将秸杆直接进行酸酐 改性制备而成。但该专利技术制备的吸油剂的吸油倍率只有20~30倍，且吸油速率较低。中 国专利CN103143326A公布了一种纤维素基吸油材料，首先采用氢氧化钠、次氯酸钠对玉米 秸杆进行预处理提取其中的纤维素，然后采用乙酸酐对其进行乙酰化疏水改性。该吸油材 料的吸油倍率可达60倍以上，其制备方法过程简单，易回收，但是吸油量和循环使用性能 仍不高。中国专利CN101565488A公开了另一种纤维素基吸油材料的制备方法。该方法是 以植物纤维素和甲基丙烯酸丁酯等单体为主要原料，通过引发剂交联聚合而制备的吸油材 料。该方法所用基础原料是植物纤维素，成本较低，但该材料的吸油性能较低，对重油的吸 油倍率只有20倍左右，且循环使用性能较差。中国专利103061117A公开了一种木棉纤维 吸油材料，通过酰化处理木棉纤维制备得到。木棉纤维来源广泛，成本低廉，该吸油材料的 吸油倍率为40~80倍，然而其达到吸油平衡的时间较长（30min)，且循环使用性能较差，且 该材料制备过程中采用了丙酮、异丙醇、甲苯、吡啶等有机溶剂，对人体和环境造成危害。因 此，采用环境相容的物质作为原料，开发绿色环保、生物可降解、高效吸油材料处理溢油污 染，对于改善海洋环境和生态环境具有十分重要的意义。
技术实现思路
为了解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种高性能纤 维素基吸油材料的制备方法。 本专利技术的另一目的在于提供一种由上述方法制备得到的高性能纤维素基吸油材 料。 本专利技术目的通过以下技术方案实现： 一种高性能纤维素基吸油材料的制备方法，包括以下制备步骤： 将纸浆纤维疏解后加水配成质量分数为0. 1%~5%的悬浮液，然后将纸浆悬浮 液进行冷冻干燥，得到纤维素基多孔材料；然后将纤维素基多孔材料与硅烷化试剂和去离 子水分开放置于同一密闭的环境中，加热至50~120°C进行化学气相沉积的疏水改性反应 0. 5~4小时，得到高性能纤维素基吸油材料。 所述的纸浆纤维是指木浆、非木浆和废纸浆中的至少一种；所述的木浆为未漂白 或漂白的马尾松浆、落叶松浆、桦木浆、杨木浆或桉木浆；所述的非木浆为未漂白或漂白的 荻浆、麻浆、苇浆、蔗渣浆、稻草浆、麦草浆、竹浆或棉浆。 所述的纸浆纤维在疏解后可以进一步打浆处理至打浆度为7~90° SR。 所述的纸浆悬浮液在冷冻干燥前可加入分散剂进行分散；所述的分散剂优选聚乙 烯醇、阳离子聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素或改性淀粉。 所述的冷冻干燥是指在〇~-196°C温度下冷冻后的冷冻干燥。 所述纤维素基多孔材料与硅烷化试剂的质量比为5:1~1:10 ;硅烷化试剂与去离 子水的质量比为10:1~1:10。 所述的硅烷化试剂包括甲基三甲氧基硅烷、三甲基氯硅烷、三甲基溴硅烷、三甲基 碘硅烷、甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、六甲基二硅烷、叔丁基二甲基氯硅烷、三甲基乙氧基 硅烷和甲基三乙氧基硅烷中的至少一种；优选甲基三甲氧基硅烷。 所述的加热是指采用烘箱加热、水浴加热或油浴加热。 所述的疏水改性反应优选在80°C进行疏水改性反应2小时。 -种高性能纤维素基吸油材料，通过上述方法制备得到。 本专利技术的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果： (1)本专利技术采用简单、环境友好的冷冻干燥与化学气相沉积相结合的方法，获得了 具有超高吸油量和高循环性能的纤维素基吸油材料，克服了传统吸油材料吸油量低、油水 选择性差、循环使用性能差、易产生二次污染等问题。 (2)本专利技术方法采用廉价、来源广泛、可再生、可生物降解的植物纤维为原料，绿色 环保，成本较低； (3)本专利技术的高性能纤维素基吸油材料可替代现有商业化的吸油材料（如聚氨酯 类吸油材料），在处理海上原油泄漏、改善生态环境方面具有广阔的应用前景。【附图说明】 图1为实施例2得到的纤维素基吸油材料的疏水性测试结果图； 图2为实施例2得到的纤维素基吸油材料的回弹性测试结果图； 图3为实施例2得到的纤维素基吸油材料的吸油性能测试结果图； 图4为实施例2得到的纤维素基吸油材料的循环回用测试结果图。【具体实施方式】 下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限 于此。 以下实施例中所述的吸油量通过以下方法进行测定： 将吸油材料置于真空干燥箱，60°C，干燥24h。准确称取一定量样品Ov g)，浸入 待测油品中，在30°C恒温箱中静置一段时间，使充分吸油后取出，待样品表面的油品滴淌净 后称重（m 2，g)，测定三次取平均值。被测样品的吸油量按下式进行计算：式中： Q--样品的吸油量，单位为克每克（g/g); Iii1--吸油前样品质量，单位为克（g); m2--吸油后样品质量，单位为克（g)。 实施例1 将浆浓为2%的脱墨废纸浆置于疏解机内进行疏解后加水配成质量分数为0. 5% 的悬浮液，加入0.5% (相对于悬浮液中所含绝干浆质量）的羧甲基纤维素作为分散剂，搅 拌分散均匀；然后将纸浆悬浮液放入_22°C冰箱中冷冻，待完全结冰后进行冷冻干燥，得到 纤维素基多孔材料；然后将纤维素基多孔材料与硅烷化试剂甲基三甲氧基硅烷和去离子水 分开放置于同一密闭的容器中（按质量比纤维素基多孔材料：甲基三甲氧基硅烷：水= 1:5:5)，放入烘箱加热反应器中加热至80°C进行化学气相沉积的疏水改性反应2小时，得 到高性能纤维素基吸油材料。 本实施例得到的纤维素基吸油材料对真空泵油、机油、食品级白油、二甲基硅油的 吸收量分别为 89g/g，88g/g，76g/g，128g/g。 实施例2 将当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能纤维素基吸油材料的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：将纸浆纤维疏解后加水配成质量分数为0.1％～5％的悬浮液，然后将纸浆悬浮液进行冷冻干燥，得到纤维素基多孔材料；然后将纤维素基多孔材料与硅烷化试剂和去离子水分开放置于同一密闭的环境中，加热至50～120℃进行化学气相沉积的疏水改性反应0.5～4小时，得到高性能纤维素基吸油材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟林新，王莎，彭新文，曹学飞，敬霜霜，孙润仓，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44