一种半水石膏纳米线、制备方法及其应用技术

本申请公开了一种半水石膏纳米线的制备方法及其应用。本申请通过对合成路线的设计，获得一种产量大，产品纯度高，操作简单可控，反应条件温和，易于广泛推广的石膏纳米线制备办法。同时，本申请将制备的半水石膏纳米线应用于分离油包水乳化液，利用半水石膏向二水石膏的相态转变将混合体系中的水分固定于晶体晶格中，最终通过分离固相实现快速、高效、稳定的油水相分离。相比于目前已报道的油包水乳化液分离技术，该办法简单可行、成本低、分离效率高；固定水分后的石膏颗粒体积变大且相互交联，利于固相从油相中脱除，无二次污染；半水石膏纳米线还可循环利用，经济性佳。

A semi water gypsum nanowire, preparation method and its application

The present application discloses a preparation method and application of a semi water gypsum nanowire. Through the design of synthetic route, we have obtained a preparation method of gypsum nanowires with large yield, high purity, simple operation, mild reaction conditions and easy popularization. At the same time, hemihydrates nanowires prepared by this application will should be used for the separation of water in oil emulsion, transformation using hemihydrate gypsum to phase two water gypsum mixing system in water is fixed in the crystal lattice, finally through the separation of the solid oil and water are fast, efficient and stable phase separation. Compared to the reported water in oil emulsion liquid separation technique, the method is simple and feasible, low cost, high separation efficiency; gypsum particle size and crosslinking fixed water, oil removal from solid phase to phase, no two pollution; half water gypsum nanowires through using the ring, good economy.

【技术实现步骤摘要】
一种半水石膏纳米线、制备方法及其应用
本申请涉及无机纳米材料研发及应用领域，尤其涉及一种半水石膏纳米线的制备方法及其应用。
技术介绍
半水石膏(CaSO4·0.5H2O)是一种具有优良性质的石膏材料，具有强度高、硬度大、胶凝性佳、生物相容性好等诸多优点，可广泛应用于高档建材、材料模具、功能填料及骨修复等医疗领域，相较二水石膏(CaSO4·2H2O)和无水石膏(CaSO4)具有更高的价值。然而，天然石膏多以二水和无水两种相态存在，因此，开发半水石膏材料的制备技术有利于提升石膏品质，拓宽石膏材料的应用领域。目前，半水石膏主要通过二水石膏脱水转变而成，常见的制备技术主要包括气相/液相蒸压法和常压盐溶液法。蒸压法通过将二水石膏原料经过一定的前处理后填入密闭反应釜中，在高温(120-150℃)和高压(0.2-1.0MPa)条件下脱水反应得到半水石膏。该技术对设备要求较高，且多为间歇反应，生产周期长，反应过程和产品质量都难以控制。常压盐溶液法通过在二水石膏水溶液中加入一定量的电解质(如氯化钙、氯化钾等)，加热反应结晶，最后通过过滤分离得到半水石膏晶体。该技术能够在常压和较低的反应温度(90-100℃)下制备半水石膏，但作为电解质的盐分容易与石膏形成共熔体，难以彻底清洗干净，使产品纯度大幅降低。此外，该技术制得的半水石膏晶体颗粒较大，不适宜用于医药、环保等对材料要求较高的领域，因此，探索半水石膏的新型制备技术和拓宽其应用领域具有重要意义。
技术实现思路
本申请提供了一种半水石膏纳米线的制备方法及其应用，以解决现有半水石膏产品纯度低、形貌不可控等技术问题。本申请提供了一种半水石膏纳米线的制备方法，所述方法包括如下步骤：步骤1：将转晶剂溶解于去离子水，再将所述转晶剂的水溶液与多元醇溶液混合，将混合溶液搅拌均匀后加热至预设温度；步骤2：将二水石膏快速加入至所述混合溶液中，形成悬浊液，对所述悬浊液恒温搅拌一段时间；步骤3：将所述搅拌后的悬浊液快速过滤，并多次洗涤，将过滤后收集的固体烘干，制得半水石膏纳米线。优选的，所述转晶剂包括盐类转晶剂，所述盐类转晶剂为氯化钾、氯化镁、氯化锌、氯化锡、氯化钠和氯化钙中的一种或多种。优选的，所述转晶剂还包括有机酸类转晶剂，所述有机酸类转晶剂为酒石酸、柠檬酸和苹果酸中的一种或多种。优选的，所述转晶剂与所述二水石膏加入的质量比为：(0.2-5.2)：(100-350)。优选的，步骤1中所述预设温度为40-180℃。本申请提供了一种半水石膏纳米线，所述半水石膏纳米线由权利要求1-5任意一种方法制得。本申请提供了一种由上述任意一种方法制得的半水石膏纳米线在油水乳化液分离中的应用。本申请提供了一种油水乳化液分离方法，所述方法包括如下步骤：步骤1：将半水石膏纳米线加入油包水乳化液中，并在设定温度下搅拌一段时间，使体系充分混合；步骤2：将上述混合体系自然沉降后分离，将分离后的得到的油液低速离心，获得油液产品；步骤3：将分离后的固体进行多次洗涤，并烘干，将烘干后的固体回收。优选的，步骤1中所述的油包水乳化液为含有表面活性剂的稳定的油水混合液，水相浓度在20mg/mL以下，油相为润滑油、变压器油、绝缘油、真空泵油、汽油、煤油、柴油中的一种或者多种。优选的，步骤1中加入的半水石膏的质量与加入的油包水乳化液的体积满足如下关系式：y＝MCaSO4.0.5H2O×(x/MH2O/1.5)，其中，M表示分子量，y为加入的半水石膏的质量，x为乳液中水的总质量。本申请提供了一种半水石膏纳米线的制备方法及其应用，通过对合成路线的设计，获得一种产量大，产品纯度高，操作简单可控，反应条件温和，易于广泛推广的石膏纳米线制备办法。同时，本申请将制备的半水石膏纳米线应用于分离油包水乳化液，利用半水石膏向二水石膏的相态转变将混合体系中的水分固定于晶体晶格中，最终通过分离固相实现快速、高效、稳定的油水相分离。相比于目前已报道的油包水乳化液分离技术，该办法简单可行、成本低、分离效率高；固定水分后的石膏颗粒体积变大且相互交联，利于固相从油相中脱除，无二次污染；半水石膏纳米线还可循环利用，经济性佳。本申请具有如下优点：(1)本申请提供的半水石膏制备技术操作简单可控，反应条件温和，可极大降低高品质半水石膏产品的制备成本，利于推广使用；(2)通过本申请制得的半水石膏具备一维纳米结构，比表面积大，且产品纯度较传统技术更高；(3)本申请制得的半水石膏纳米线展现出极高的油包水乳化液分离效率，且具有操作简便，原材料简单易得，价格低廉，无毒无害，可循环使用等优点，可广泛用于高附加值油品的回收利用。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本申请实施例提供的一种半水石膏纳米线的制备方法的流程图；图2为本申请实施例提供的一种油水乳化液分离方法的流程图；图3为本申请实施例1提供的半水石膏纳米线的扫描电镜图；图4为本申请实施例1提供的半水石膏纳米线的透射电镜图；图5为本申请实施例1提供的半水石膏纳米线的X射线衍射图谱；图6a-6d，所示分别为本申请实施例11其中一组半水石膏材料的油水分离前后的油包水乳化液对比图，以及光学显微镜下分离前后油包水乳化液的分散图；图7为本申请实施例11回收的固体的扫描电镜图；图8为本申请实施例11回收的固体的X射线衍射图谱。具体实施方式参见图1，为本申请实施例提供的一种半水石膏纳米线的制备方法的流程图。由图1可见，所述方法包括如下步骤：步骤S101：将转晶剂溶解于去离子水，再将所述转晶剂的水溶液与多元醇溶液混合，将混合溶液搅拌均匀后加热至预设温度。步骤S102：将二水石膏快速加入至所述混合溶液中，形成悬浊液，对所述悬浊液恒温搅拌一段时间。步骤S103：将所述搅拌后的悬浊液快速过滤，并多次洗涤，将过滤后收集的固体烘干，制得半水石膏纳米线。以下关于半水石膏纳米线的制备方法的实施例均以上述方法流程为基础。油包水乳化液是由油、水、乳化剂混合而成的复合体系，其中水以小液滴形式分散于油中，因为有既亲水又亲油的乳化剂存在，在油/水界面可形成界面膜，大大降低了界面张力，从而达到较为稳定的状态。利用这一规律，油包水体系被广泛的应用到各个领域，例如钻井液、完井液、农药水乳剂、护肤品、仿生器官等。然而，油水混合体系也会引发一系列问题，大到漏油事件引发的海洋污染，化工厂排放的含油废水，钻井废弃液，小到是高附加值油品(如润滑油、变压器油等)使用过程中引入的水分导致其性能恶化等，都对人类的生产和生活带来了严重的影响。实现油水混合液的有效分离是解决上述问题的关键，但传统机械分离技术存在分离效率低、设备要求高等缺点，尤其对含水量较少的油包水乳化液的分离较为困难。为解决这一问题，近年来出现了各种新型吸附材料，(比如砂石、树脂、磁性金属颗粒等颗粒吸附材料，以及，泡沫、碳/二氧化硅气溶胶、多孔高聚物材料等块状吸附材料)通过对材料表面进行设计，改善其润湿性，从而可以选择性对油水混合体系中的某一相吸附去除。尽管如此，由于物理吸附的作用力较弱，吸附材料在分离过程中容易发生脱附，且难以循环使用，在油包水乳化液中的使用效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半水石膏纳米线的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：将转晶剂溶解于去离子水，再将所述转晶剂的水溶液与多元醇溶液混合，将混合溶液搅拌均匀后加热至预设温度；步骤2：将二水石膏快速加入至所述混合溶液中，形成悬浊液，对所述悬浊液恒温搅拌一段时间；步骤3：将所述搅拌后的悬浊液快速过滤，并多次洗涤，将过滤后收集的固体烘干，制得半水石膏纳米线。

【技术特征摘要】
1.一种半水石膏纳米线的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：将转晶剂溶解于去离子水，再将所述转晶剂的水溶液与多元醇溶液混合，将混合溶液搅拌均匀后加热至预设温度；步骤2：将二水石膏快速加入至所述混合溶液中，形成悬浊液，对所述悬浊液恒温搅拌一段时间；步骤3：将所述搅拌后的悬浊液快速过滤，并多次洗涤，将过滤后收集的固体烘干，制得半水石膏纳米线。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转晶剂包括盐类转晶剂，所述盐类转晶剂为氯化钾、氯化镁、氯化锌、氯化锡、氯化钠和氯化钙中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述转晶剂还包括有机酸类转晶剂，所述有机酸类转晶剂为酒石酸、柠檬酸和苹果酸中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转晶剂与所述二水石膏加入的质量比为：(0.2-5.2)：(100-350)。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中所述预设温度为40-180℃。6.一种半水石膏纳米线，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋光明，吕晓书，李俊熙，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50