轻质无机粒子表面负载棒状二氧化钛阵列的可逆式浮油回收剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了轻质无机粒子表面负载棒状TiO2阵列的可逆式浮油回收剂的制备方法。以无机粒子为载体采用种子负载并水热合成的方式在无机载体粒子表面合成棒状TiO2阵列，对其改性后制得轻质无机粒子表面负载棒状TiO2阵列的可逆式浮油回收剂。本发明专利技术成本低、使用安全性高、制备方法简单，使用方便、回收简单，吸油后的浮油容易脱附、有利于有使用价值浮油的回收复用，回收剂可重复使用。

【技术实现步骤摘要】
轻质无机粒子表面负载棒状二氧化钛阵列的可逆式浮油回收剂的制备方法
本专利技术属于水面浮油吸附剂领域，具体的涉及轻质无机粒子表面负载棒状TiO2阵列的可逆式浮油回收剂的制备方法。
技术介绍
轻质浮油由于其易扩散的特点，易在水面形成油膜，隔绝水与空气，造成水生动植物缺氧，需要采取有效的方式加以去除，以免对水生生物造成灾难性后果。与化学消解方式只是将油污暂时“溶解”且在水中引入新的化学污染不同，物理吸附是绿色无污染的回收方法，主要是利用吸油毯和吸油棉回收浮油，但这种吸附材料的主要缺点是载体物质化学稳定性不高，后期处理也存在一定困难。采用疏水改性处理的轻质无机粒子进行浮油吸附回收是一种较为有效的方式，这种粒子主要组分是耐高温、耐酸碱的类陶瓷组分，使用安全性高、价格低廉，但能漂浮的无机轻质粒子通常为内部空心但表面光滑的闭孔结构，疏水性和比表面积均有限，导致浮油吸附能力不足。此外，这种无机粒子为基础的回收剂在将浮油回收后，后期分离存在一定困难，对有价值浮油不能有效回收，简单的焙烧处理会带来较大浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供轻质无机粒子表面负载棒状TiO2阵列的可逆式浮油回收剂的制备方法，成本低、使用安全性高、制备方法简单，使用方便、回收简单，吸油后的浮油容易脱附，回收剂可重复使用。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术第一方面提供轻质无机粒子表面负载棒状TiO2阵列的可逆式浮油回收剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将乙醇、水、乙烯基三乙氧基硅烷和冰醋酸混合配成溶液A；然后在溶液A中加入轻质无机粒子与钛酸四丁酯继续搅拌，静置；待混合体系分层后，将漂浮于上层的轻质无机粒子分离出来烘干，焙烧后得到负载TiO2晶种的轻质无机粒子；(2)将浓盐酸与水混合，加入钛酸四丁酯配成溶液B；继续搅拌至体系透明，将步骤(1)得到的负载TiO2晶种的轻质无机粒子加入溶液B中进行水热反应；分离出粒子后清洗，烘干得到负载棒状TiO2阵列的轻质无机粒子；(3)将步骤(2)得到的负载棒状TiO2阵列的轻质无机粒子与改性剂混合，充分浸渍后分离，烘干得到轻质无机粒子表面负载棒状TiO2阵列的可逆式浮油回收剂。优选的，溶液A中乙醇、水、乙烯基三乙氧基硅烷和冰醋酸的质量比为(46～50):(0.8～1.2):(0.4～0.6):(0.4～0.6)；更为优选的，所述溶液A中乙醇、水、乙烯基三乙氧基硅烷和冰醋酸的质量比为48:1:0.5:0.5；所述溶液A、轻质无机粒子与钛酸四丁酯的质量比为(48～52):(2.5～3.5):(0.4～0.6)，更为优选的，所述溶液A、轻质无机粒子与钛酸四丁酯的质量比为50:3:0.5。优选的，所述轻质载体粒子为粉煤灰粒子、玻化微珠粒子或珍珠岩粒子。优选的，所述焙烧的温度为430～470℃，焙烧时间为1.5～2.5h。优选的，所述浓盐酸、水与钛酸四丁酯的加入量为(18～22)ml:(18～22)ml:(1.5～2.5)ml；更为优选的，所述浓盐酸、水与钛酸四丁酯的加入量为20ml:20ml:2ml。优选的，所述水热反应的反应温度为140～160℃，反应时间为5～7h。优选的，所述步骤(2)中的烘干温度为70～90℃；所述步骤(3)中的烘干温度为110～130℃，烘干时间为1.5～2.5小时。优选的，所述改性剂是由疏水剂溶于溶剂中制得；所述改性剂中疏水剂的质量分数为1％；优选的，所述疏水剂为聚二甲基硅油或1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷；优选的，所述溶剂为乙醇、丙酮、四氢呋喃或甲苯。本专利技术第二方面提供轻质无机粒子表面负载棒状TiO2阵列的可逆式浮油回收剂。本专利技术第三方面提供轻质无机粒子表面负载棒状TiO2阵列的可逆式浮油回收剂的应用：1).浮油吸附；2).浮油脱附回收；3).回收剂脱附浮油后的重复使用。本专利技术第四方面提供一种浮油回收复用的方法：使用轻质无机粒子表面负载棒状TiO2阵列的可逆式浮油回收剂吸附浮油后，将其置于紫外光中照射，回收剂由疏水性转为亲水性，浮油从回收剂上脱附，回收复用。有益效果(1)不论载体粒子、还是其上所负载TiO2都属于性质稳定的无机粒子，使用安全性高；(2)载体粒子属于工业废料，价格低廉，使用成本低；(3)制备简单，原料易得无污染；(4)使用方便，回收简单；(5)粒子具有在紫外光照射下亲疏水转化性能，利于所吸附浮油的脱附；(6)将吸附油脱附后的粒子经焙烧改性后可重复使用。附图说明图1：粉煤灰粒子表面负载TiO2的电镜照片；图2：浮油吸附演示；图中：A.水面漂浮机油，B.机油被完全吸附，C.吸油颗粒吸油后凝聚成团；图3：吸附油脱附实验；图中：A.自然放置10min的油团；B.紫外光照射10min的油团。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步说明。实施例1(1)将乙醇、水、乙烯基三乙氧基硅烷(KH171)和冰醋酸按质量比48:1:0.5:0.5混合，得到50g溶液，搅拌均匀后放置5min，然后在溶液中加入3g粉煤灰粒子，在搅拌条件下慢慢加入0.5g钛酸四丁酯(TBT),继续搅拌30min。溶液静置，待混合体系分层后，将上层漂浮粉煤灰粒子分离，80℃烘干，然后在500℃焙烧2小时，获得负载TiO2晶种的粉煤灰粒子。(2)将20mL浓盐酸与20mL水混合，在搅拌条件下慢慢加入2mLTBT，继续搅拌至体系透明。将溶液转入50mL反应釜中，加入2g经步骤(1)得到的粉煤灰粒子，150℃反应6小时。分离粉煤灰粒子，表面清洗，100℃烘干得到表面负载棒状TiO2阵列的粉煤灰粒子。(3)将表面负载棒状TiO2阵列的粉煤灰粒子加入1％的聚二甲基硅油丙酮溶液中，充分浸渍后过滤，将改性后的复合粒子于120℃干燥2小时，得到粉煤灰表面负载棒状TiO2阵列的可逆式浮油回收剂。实施例2(1)将乙醇、水、乙烯基三乙氧基硅烷(KH171)和冰醋酸按质量比48:1:0.5:0.5混合，得到50g溶液，搅拌均匀后放置5min，然后在溶液中加入3g珍珠岩粒子，在搅拌条件下慢慢加入0.5g钛酸四丁酯(TBT),继续搅拌30min。溶液静置，待混合体系分层后，将上层漂浮珍珠岩粒子分离，80℃烘干，然后在500℃焙烧2小时，获得负载TiO2晶种的珍珠岩粒子。(2)将20mL浓盐酸与20mL水混合，在搅拌条件下慢慢加入2mLTBT，继续搅拌至体系透明。将溶液转入50mL反应釜中，加入2g经步骤(1)得到的珍珠岩粒子，150℃反应6小时。分离复合粒子，表面清洗，100℃烘干得到表面负载棒状TiO2阵列的珍珠岩粒子。(3)将表面负载棒状TiO2阵列的珍珠岩粒子加入1％的1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷乙醇溶液中，充分浸渍后过滤，将改性后的复合粒子于120℃干燥2小时，得到珍珠岩粒子表面负载棒状TiO2阵列的可逆式浮油回收剂。测试例1对实施例1制备的粉煤灰粒子表面负载TiO2复合粒子进行SEM扫描测试，其结果如图1所示。图1是粉煤灰粒子表面负载TiO2的电镜照片，从图1可见，载体粒子表面完全被长约3μm、宽约100nm的TiO2纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.轻质无机粒子表面负载棒状TiO2阵列的可逆式浮油回收剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将乙醇、水、乙烯基三乙氧基硅烷和冰醋酸混合配成溶液A；然后在溶液A中加入轻质无机粒子与钛酸四丁酯继续搅拌，静置；待混合体系分层后，将漂浮于上层的轻质无机粒子分离出来烘干，焙烧后得到负载TiO2晶种的轻质无机粒子；(2)将浓盐酸与水混合，加入钛酸四丁酯配成溶液B；继续搅拌至体系透明，将步骤(1)得到的负载TiO2晶种的轻质无机粒子加入溶液B中进行水热反应；分离出粒子后清洗，烘干得到负载棒状TiO2阵列的轻质无机粒子；(3)将步骤(2)得到的负载棒状TiO2阵列的轻质无机粒子与改性剂混合，充分浸渍后分离，烘干得到轻质无机粒子表面负载棒状TiO2阵列的可逆式浮油回收剂。

【技术特征摘要】
1.轻质无机粒子表面负载棒状TiO2阵列的可逆式浮油回收剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将乙醇、水、乙烯基三乙氧基硅烷和冰醋酸混合配成溶液A；然后在溶液A中加入轻质无机粒子与钛酸四丁酯继续搅拌，静置；待混合体系分层后，将漂浮于上层的轻质无机粒子分离出来烘干，焙烧后得到负载TiO2晶种的轻质无机粒子；(2)将浓盐酸与水混合，加入钛酸四丁酯配成溶液B；继续搅拌至体系透明，将步骤(1)得到的负载TiO2晶种的轻质无机粒子加入溶液B中进行水热反应；分离出粒子后清洗，烘干得到负载棒状TiO2阵列的轻质无机粒子；(3)将步骤(2)得到的负载棒状TiO2阵列的轻质无机粒子与改性剂混合，充分浸渍后分离，烘干得到轻质无机粒子表面负载棒状TiO2阵列的可逆式浮油回收剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液A中乙醇、水、乙烯基三乙氧基硅烷和冰醋酸的质量比为(46～50):(0.8～1.2):(0.4～0.6):(0.4～0.6)；优选的，所述溶液A中乙醇、水、乙烯基三乙氧基硅烷和冰醋酸的质量比为48:1:0.5:0.5；所述溶液A、轻质无机粒子与钛酸四丁酯的质量比为(48～52):(2.5～3.5):(0.4～0.6)，优选的，所述溶液A、轻质无机粒子与钛酸四丁酯的质量比为50:3:0.5。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：王金刚，王秀娟，韩树伟，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37