一种制备可吸收粘稠态原油的复合海绵的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备可吸收粘稠态原油的复合海绵的方法，由氧化石墨烯还原并负载至三聚氰胺海绵上制得，采用以下步骤：(1)制备氧化石墨烯分散液；(2)将一定浓度的氨水、L‑抗坏血酸加入到氧化石墨烯分散液中；(3)将海绵投入到上述溶液中，进行水热反应；(4)将反应后的复合海绵取出干燥，即得到了石墨烯复合三聚氰胺海绵。本发明专利技术制备方法简单易行，重复性好，不产生二次污染，三聚氰胺海绵商品化程度高、价格低廉，得到的复合海绵能够快速吸附水中的粘稠态原油。

【技术实现步骤摘要】
一种制备可吸收粘稠态原油的复合海绵的方法
本专利技术涉及一种吸油功能材料，尤其是涉及一种制备可吸收粘稠态原油的复合海绵的方法。
技术介绍
随着石油工业的发展，每年因油田、输运管道溢油或游轮事故都有大量的石油流入海洋，对水体及海岸环境造成了严重污染。对于这种大面积粘稠原油的快速去除及次生有机污染物的深度处理是非常重要却一直没能得到有效解决的一个难题。鉴于油类污染物漂浮在水面及附近深度的特点，用漂浮型油污去除材料来实现较快的油污处理并方便地回收是比较理想的选择。石墨烯作为一种二维纳米材料，自2004年被发现以来，就以其极大的比表面积、高导热率、高导电性、高强度、高模量等优越的物理化学性能成为各领域研究的热点。石墨烯疏水亲油，因此不易均匀分散在水相中；它的氧化形态——氧化石墨烯则亲水疏油，容易分散在水相中。因此目前常通过对氧化石墨烯分散液还原的方式，制备得到疏水亲油的石墨烯。另一方面，原油的粘度随温度升高而逐渐降低，在冰冷的海面上原油因为粘度较高导致其吸附效果很差，只有让吸油材料发热导致原油粘度降低，才能实现对粘稠态原油的有效吸收。Ge等人利用上述原理将包裹有石墨烯的海绵作为漂浮型油污处理材料，通过石墨烯的电热效应降低原油粘度从而大大提高了原油吸附速率。但考虑到此装置需要工作材料通电后来发热升温吸油，在水体中应用将存在安全隐患或容易失效。同时制备方法选用氢碘酸对氧化石墨烯进行还原，氢碘酸腐蚀性极强，对人体有强烈的刺激作用，并非一种安全环保的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种安全绿色的可吸收粘稠态原油的复合海绵的制备方法，能够使所制备的复合海绵亲油疏水、高孔隙率且具有较好的光热效应。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种制备可吸收粘稠态原油的复合海绵的方法，采用以下步骤：(1)将氧化石墨烯粉末加入到纯水中，制备氧化石墨烯分散液；(2)将浓氨水、L-抗坏血酸加入到氧化石墨烯分散液中，通过加入L-抗坏血酸，不仅能起到将氧化石墨烯还原为还原氧化石墨烯的作用，还可以使石墨烯与海绵形成水凝胶、牢固地负载在海绵上；(3)将三聚氰胺海绵投入到上述溶液中，进行水热反应；(4)将反应后的海绵取出干燥，即得到可吸收粘稠态原油的复合海绵。步骤(1)中所述的氧化石墨烯分散液的浓度为0.5mg/ml-3mg/ml。若氧化石墨烯分散液的浓度过低，对海绵的改性不够明显；若浓度过高，则降低了海绵的孔隙率，成本过高。根据本专利技术提供的方法，采用超声波细胞破碎仪对分散液进行超声，超声时间为5min-20min，仪器功率为100W-300W。根据本专利技术提供的方法，步骤(2)中所述的浓氨水的浓度为10mmol/L-100mmol/L，L-抗坏血酸的浓度为0.05mmol/L-2mmol/L。浓氨水的作用是通过静电排斥，使氧化石墨烯更容易分散，但浓度过高则不利于液体的稳定性。L-抗坏血酸的作用是将氧化石墨烯还原成还原态的石墨烯，并使石墨烯和海绵形成水凝胶，使负载均匀牢固，但浓度过高，则会导致石墨烯复合海绵缩聚，影响了其性能。根据本专利技术提供的方法，步骤(3)中所述的水热反应温度为80℃-100℃，加热时间是40min-120min。水热反应能提供高温高压的环境，使氧化石墨烯还原，若温度过高、时间过长，一方面会破坏海绵结构，另一方面也与降低能耗相悖。根据本专利技术提供的方法，步骤(4)中所述的干燥温度为50℃-80℃，干燥时间为12h-24h。本专利技术以氧化石墨烯为前驱体，将氧化石墨烯分散在水相，通过水热反应即可实现氧化石墨烯的还原及负载至三聚氰胺海绵，在此过程中只需要调节L-抗坏血酸的投加量，即可控制氧化石墨烯的还原程度及负载至海绵的石墨烯的负载量。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术所制得的复合海绵疏松多孔、比表面积大、密度低，可用作油类吸附材料，拓宽了其应用前景；(2)本专利技术通过调节L-抗坏血酸的投加量，即可控制氧化石墨烯的还原程度及负载至海绵的石墨烯的负载量，制备工艺简单、安全、易于操作，不产生二次污染，制备周期短；(3)本专利技术所选用的负载基底物——三聚氰胺海绵商品化程度高、成本低廉，对环境不产生二次污染，易于推广应用。附图说明图1为制备的可吸收粘稠态原油的复合海绵的扫描电镜图；图2本专利技术中制备的可吸收粘稠态原油的复合海绵的数码照片，A和B分别为海绵在吸油前和吸油后的对照图；图3为本专利技术中海绵在模拟太阳光照射下的红外热像图，A和B分别为空白三聚氰胺海绵和制备的可吸收粘稠态原油的复合海绵的红外热像图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。一种制备可吸收粘稠态原油的复合海绵的方法，采用以下步骤：(1)将氧化石墨烯粉末加入到纯水中，制备得到浓度为0.5mg/ml-3mg/ml氧化石墨烯分散液，同时还可以采用超声波细胞破碎仪对分散液进行超声处理5min-20min，超声的功率控制为100W-300W；(2)将浓氨水、L-抗坏血酸加入到氧化石墨烯分散液中，浓氨水在氧化石墨烯分散液中的浓度为10mmol/L-100mmol/L，L-抗坏血酸在氧化石墨烯分散液中的浓度为0.05mmol/L-2mmol/L，加入L-抗坏血酸，不仅能起到将氧化石墨烯还原为还原氧化石墨烯的作用，还可以使石墨烯与海绵形成水凝胶、牢固地负载在海绵上，L-抗坏血酸的投加量会影响海绵上最终负载的石墨烯的量。在一定程度内，L-抗坏血酸投加量越多，海绵上负载的石墨烯也越多；(3)将三聚氰胺海绵投入到上述溶液中，进行水热反应，反应温度为80℃-100℃，加热时间是40min-120min；(4)将反应后的海绵取出，在50℃-80℃的条件下干燥12h-24h，即得到可吸收粘稠态原油的复合海绵。以下是更加详细的实施案例，通过以下实施案例进一步说明本专利技术的技术方案以及所能够获得的技术效果。实施例1(1)将90mg氧化石墨烯粉末加入到30ml纯水中，使用超声波细胞破碎仪300W超声10min，制备得到3mg/ml的氧化石墨烯储备液；(2)取4.667ml氧化石墨烯储备液，加入9.305ml纯水、28μL氨水以及12.3mgL-抗坏血酸；(3)将三聚氰胺海绵与上述溶液一起投入20ml水热反应釜中，进行水热反应，水热反应温度为95℃，时间为60min；(4)将反应后的海绵取出干燥，干燥温度为60℃，时间为18h，即得到可吸收粘稠态原油的复合海绵。实施例2(1)将90mg氧化石墨烯粉末加入到30ml纯水中，使用超声波细胞破碎仪100W超声30min，制备得到3mg/ml的氧化石墨烯储备液；(2)取4.667ml氧化石墨烯储备液，加入9.305ml纯水、28μL氨水以及12.3mgL-抗坏血酸；(3)将三聚氰胺海绵与上述溶液一起投入20ml水热反应釜中，进行水热反应，水热反应温度为95℃，时间为60min；(4)将反应后的海绵取出干燥，干燥温度为60℃，时间为18h，即得到可吸收粘稠态原油的复合海绵。实施例3(1)将90mg氧化石墨烯粉末加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备可吸收粘稠态原油的复合海绵的方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：(1)将氧化石墨烯粉末加入到纯水中，制备氧化石墨烯分散液；(2)将浓氨水、L‑抗坏血酸加入到氧化石墨烯分散液中；(3)将海绵投入到上述溶液中，进行水热反应；(4)将反应后的海绵取出干燥，即得到可吸收粘稠态原油的复合海绵。

【技术特征摘要】
1.一种制备可吸收粘稠态原油的复合海绵的方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：(1)将氧化石墨烯粉末加入到纯水中，制备氧化石墨烯分散液；(2)将浓氨水、L-抗坏血酸加入到氧化石墨烯分散液中；(3)将海绵投入到上述溶液中，进行水热反应；(4)将反应后的海绵取出干燥，即得到可吸收粘稠态原油的复合海绵。2.根据权利要求1所述的一种制备可吸收粘稠态原油的复合海绵的方法，其特征在于，步骤(1)中所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.5mg/ml-3mg/ml。3.根据权利要求2所述的一种制备可吸收粘稠态原油的复合海绵的方法，其特征在于，还采用超声波细胞破碎仪对分散液进行超声处理，超声时间为5min-20min，功率为100W-300W。4.根据权利要求1所述的一种制备可吸收粘稠态原油的复合海绵...

【专利技术属性】
技术研发人员：王潇潇，林思劼，秦瑶，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31