一种复合型的油水分离剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及含油废水处理及溢油污染修复技术领域，具体涉及一种复合型的油水分离剂的制备方法，首先将蛋白粉、碳酸钙和磷酸混合并混于水玻璃溶液中形成混合物，然后加入竹纤维纳米颗粒、改性壳聚糖后干燥、硬化、清洗得到复合型的油水分离剂，竹纤维纳米颗粒经负载纳米二氧化硅气凝胶后使用，改性壳聚糖由壳聚糖在pH值为4～5的乙酸/乙酸钠缓冲溶液中与低浓度的氟化钠溶液混合得到。竹纤维纳米颗粒、改性壳聚糖、磷酸钙和蛋白质水解混合物负载到二氧化硅凝胶上形成多维度的空间网络构，使油水分离剂具有超强的亲水、吸水能力以及储水能力，吸水速度快、从油污水体中分离回收水体的效率高，而且油水分离剂的稳定性和强度好。

Preparation of a compound oil and water separation agent

The invention relates to the technical field of oily wastewater treatment and oil spill remediation, in particular to a preparation method of a compound oil and water separation agent. First, a mixture of protein powder, calcium carbonate and phosphoric acid mixed in a water glass solution is mixed, and then the bamboo fiber nano particles, modified chitosan are added to dry, harden, and clear. The composite oil and water separation agent was washed, and the bamboo fiber nanoparticles were used after loading nano silica aerogels. The modified chitosan was mixed with chitosan in acetic acid / sodium acetate buffer solution of pH value of 4~5 and mixed with low concentration of sodium fluoride solution. The mixture of bamboo fiber nano particles, modified chitosan, calcium phosphate and protein hydrolysate is loaded onto the silica gel to form a multi-dimensional space network structure, which makes the oil-water separator have super hydrophilic, water absorption and water storage capacity. The efficiency of water absorption and recovery of water from the oil polluted water is high, and the oil is highly efficient. The stability and strength of the water separation agent are good.

【技术实现步骤摘要】
一种复合型的油水分离剂的制备方法
本专利技术涉及含油废水处理及溢油污染修复
，具体涉及一种复合型的油水分离剂的制备方法。
技术介绍
近年来随现代工业的繁荣发展，含油废水产生量及溢油污染事故风险加大，含油废水若处理不当或直接排放，会污染附近水体，破坏水生生态系统，还会通过污染土壤、空气等对人体健康和生态环境造成不可逆伤害，如含油废水渗入土壤会造成土壤板结，其中挥发出来的有机废气会威胁人体健康。目前市场上存在种类丰富的亲水疏油性质的材料用于将油水进行分离，但是存在分离效率低、对水的饱和吸附容量小的问题。
技术实现思路
针对现有吸水材料存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种复合型的油水分离剂的制备方法，由该方法制备的油水分离剂具有较大的疏油角和较强的亲水吸水能力，将其涂覆在生物高分子膜上，可以成功将原油、重油等高粘度油与水分子隔离。本专利技术提供如下的技术方案：一种复合型的油水分离剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将蛋白粉、碳酸钙和质量体积比为80％磷酸混合，三者的质量比为0.2:1:5～7，然后投入到2wt％～3wt％的水玻璃溶液中超声辅助反应得到混合物，水玻璃溶液与上述磷酸的体积比为2～3:1；(2)将重量份为10～30份的竹纤维纳米颗粒、15～23份的改性壳聚糖加入到步骤(1)中的混合物50～70份中搅拌混匀，在20～28℃下保持2～5小时得到粘性胶状物；(3)将粘性胶状物真空干燥至水含量为25wt％～35wt％得到固体粉末，再于CO2气氛中硬化；(4)将硬化的固体粉末经去离子水清洗2～5遍后真空干燥得到复合型的油水分离剂。本专利技术方法中首先将蛋白粉、碳酸钙和磷酸混合并混于水玻璃溶液中形成粘性体系，然后加入竹纤维纳米颗粒、改性壳聚糖后干燥、硬化、清洗得到复合型的油水分离剂，其中将蛋白粉、碳酸钙和磷酸混合后形成亲水的磷酸钙和氨基酸，同时磷酸钙起到粘结剂的作用，与水玻璃共同作用形成亲水的交联网络。竹纤维由于内部具有丰富的毛细管结构而具有超强的吸水性能和瞬间吸水能力，壳聚糖是一种由2-氨基-葡萄糖和N-2-乙酰基-2-氨基-葡萄糖通过β-1，4糖苷键联结起来的没有侧链的直链多糖，富含丰富的亲水基团，包括羟基、氨基、羰基和乙酰基等，因此将竹纤维纳米颗粒、改性壳聚糖添加到上述交联网络后形成具有超强吸水能力的复合体系。将所得的粘性胶状物干燥后进行CO2硬化，使水玻璃逐渐变成碳酸钠和二氧化硅凝胶骨架，通过去离子水清洗去掉碳酸钠，使蛋白粉及水解成的氨基酸、磷酸钙、竹纤维纳米颗粒和改性壳聚糖负载在二氧化硅凝胶骨架上，形成多维度的亲水、吸水和储水网络结构，使所得复合型的油水分离剂具有超强的亲水和吸水能力。作为本专利技术方法的一种改进，竹纤维纳米颗粒经以下过程制成：将竹材经常规的制竹片、煮炼、压碎分解、蒸煮竹丝、生物酶脱胶工艺制成竹纤维，将竹纤维置于持续通有CO2的老化炉中，调节CO2流量为100～150mL/min，并以5～8℃/min的速率加热老化炉在400～500℃保持3～6h，然后调节CO2流量为300～360mL/min并以1～2℃/min的速率升温老化炉在800～900℃保持2～3h，停止CO2通入并向老化炉中加入去离子水蒸汽喷雾2～3min，去离子水蒸汽与老化炉的体积比为0.6～0.7:1，然后开始降温得到炭化的竹纤维，再碾磨得到粒径10～20nm的竹纤维纳米颗粒。将经常规工艺制成的天然的竹纤维置于隔氧环境中高温炭化形成生物炭，使竹纤维的强度得到增强，并清除了内部的有机杂质。在炭化过程中采用阶段升温并调节CO2流量的方式，首先低温煅烧阶段的升温速率快，且持续通入CO2以促进竹纤维中孔结构的形成，同时CO2溶于炭化中释放的水分形成的酸性气氛可以强化生物炭的C-O骨架的稳定性和-COO-的形成，然后缓慢升温至较高的煅烧温度以强化生物炭骨架和孔结构的强度，增加竹炭在水体中的稳定性。高温煅烧后加入去离子水蒸汽喷雾，使竹纤维急剧冷却消火，竹纤维内产生复杂多孔结构，表面积增加数倍，大幅地提高吸水能力，经过上述过程处理制成的竹纤维纳米颗粒的吸水容量大，吸水速率快，且强度高。作为本专利技术方法的一种改进，竹纤维纳米颗粒经以下过程处理后使用：将竹纤维纳米颗粒与纳米二氧化硅气凝胶以质量比为1:0.2～0.5混合，然后调节压力和温度使二氧化钛气凝胶处于超临界状态，以100～120rpm/min振荡30～60min后立即减压使纳米二氧化硅气凝胶负载在竹纤维纳米颗粒上。二氧化硅气凝胶中的硅羟基可以与水形成氢键，具有较强的吸水能力，同时二氧化硅气凝胶内孔隙结构丰富，储水能力强，因此将二氧化硅气凝胶负载到竹纤维纳米颗粒上使气凝胶和竹纤维纳米颗粒的孔道结构形成交错，综合储水能力优于两者各自的储水效果，并且该二氧化硅气凝胶与二氧化硅凝胶骨架的相容性好，可以增强油水分离剂的稳定性。作为本专利技术方法的一种改进，所述改性壳聚糖经以下过程制成：将壳聚糖置于pH值为4～5的乙酸/乙酸钠缓冲溶液混匀，再加入氟化钠溶液搅拌均匀，然后在23～28℃下保持2～3小时得到混合体系；将混合体系置于真空环境中干燥后，经去离子水清洗2～5遍得到改性壳聚糖。将壳聚糖置于低浓度的氟化钠溶液中并调节pH为4～5，使壳聚糖上的氨基正离子化形成氨根离子，从而结合氟离子，在壳聚糖内形成-F端基团，具有与水形成氢键的能力，改性壳聚糖的吸水能力与壳聚糖相比提升15％～20％。作为本专利技术方法的一种改进，氟化钠溶液浓度0.1～0.2mol/L，乙酸/乙酸钠缓冲溶液与氟化钠溶液体积比3～7:1，氟化钠与壳聚糖质量比1:6～9。控制合适的配比，保证整个改性过程中溶液的pH值为4～5，既使壳聚糖氨基正离子化，同时使氟化钠中的钠离子充分进入到乙酸/乙酸钠缓冲溶液体系中，释放氟离子。作为本专利技术方法的一种改进，步骤(3)中的硬化过程如下：将固体粉末在通有CO2的风道中吹散开，调节CO2的流量为50～70mL/min并保持60～90min，然后增加CO2的流量至150～200mL/min并保持120～180min。在风道中阶段形改变CO2风流量，使水玻璃充分硬化并保证二氧化硅凝胶骨架完好。作为本专利技术方法的一种改进，真空干燥的温度为15～28℃。低温真空干燥保护多维网络结构的完整性。本专利技术的有益效果如下：本专利技术方法制备的复合型的油水分离剂中，竹纤维纳米颗粒、改性壳聚糖、磷酸钙和蛋白质水解混合物负载到二氧化硅凝胶上形成多维度的空间网络构，使油水分离剂具有超强的亲水、吸水能力以及储水能力，吸水速度快、从油污水体中分离回收水体的效率高，而且油水分离剂的稳定性和强度好。具体实施方式下面就本专利技术的具体实施方式作进一步说明。如无特别说明，本专利技术中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。实施例1一种复合型的油水分离剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将蛋白粉、碳酸钙和质量体积比为80％磷酸混合，三者质量比为0.2:1:5，然后投入到2wt％的水玻璃溶液中超声辅助反应得混合物，水玻璃溶液与80％磷酸的体积比为2:1；(2)将10g的竹纤维纳米颗粒、15g的改性壳聚糖加入到步骤(1)中的混合物50g中搅拌混匀，在20℃下保持2小时得到粘性胶状物；(3)将粘性胶状物15℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合型的油水分离剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将蛋白粉、碳酸钙和质量体积比为80%的磷酸混合，三者质量比为0.2:1:5～7，然后投入到2wt%～3wt%的水玻璃溶液中超声辅助反应得到混合物，水玻璃溶液与上述磷酸的体积比为2～3:1；（2）将重量份为10～30份的竹纤维纳米颗粒、15～23份的改性壳聚糖加入到步骤（1）中的混合物50～70份中搅拌混匀，在20～28℃下保持2～5小时得到粘性胶状物；（3）将粘性胶状物真空干燥至水含量为25wt%～35wt%得到固体粉末，再于CO2气氛中硬化；（4）将硬化的固体粉末经去离子水清洗2～5遍后真空干燥得到复合型的油水分离剂。

【技术特征摘要】
1.一种复合型的油水分离剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将蛋白粉、碳酸钙和质量体积比为80%的磷酸混合，三者质量比为0.2:1:5～7，然后投入到2wt%～3wt%的水玻璃溶液中超声辅助反应得到混合物，水玻璃溶液与上述磷酸的体积比为2～3:1；（2）将重量份为10～30份的竹纤维纳米颗粒、15～23份的改性壳聚糖加入到步骤（1）中的混合物50～70份中搅拌混匀，在20～28℃下保持2～5小时得到粘性胶状物；（3）将粘性胶状物真空干燥至水含量为25wt%～35wt%得到固体粉末，再于CO2气氛中硬化；（4）将硬化的固体粉末经去离子水清洗2～5遍后真空干燥得到复合型的油水分离剂。2.根据权利要求1所述的油水分离剂的制备方法，其特征在于，竹纤维纳米颗粒经以下过程制成：将竹材经常规的制竹片、煮炼、压碎分解、蒸煮竹丝、生物酶脱胶工艺制成竹纤维，将竹纤维置于持续通有CO2的老化炉中，调节CO2流量为100～150mL/min，并以5～8℃/min的速率升温老化炉在400～500℃保持3～6h，然后调节CO2流量为300～360mL/min并以1～2℃/min的速率升温老化炉在800～900℃保持2～3h，停止CO2通入并向老化炉中加入去离子水蒸汽喷雾2～3min，去离子水蒸汽与老化炉的体积比为0.6～0.7:1，然后开始降温得到炭化的竹纤维，再碾磨得到粒径10～20nm的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊稚，葛亚明，陈庆国，穆军，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33