一种多孔磁性疏水材料及其制备方法、在油污处理的应用技术

本发明专利技术提供了一种多孔磁性疏水材料及其制备方法、在油污处理的应用，制备方法包括：制备Fe

【技术实现步骤摘要】
一种多孔磁性疏水材料及其制备方法、在油污处理的应用
本专利技术涉及生物碳材料
，特别涉及一种多孔磁性疏水材料及其制备方法、在油污处理的应用。
技术介绍
油类水污染是指进入水体的油及其制品引起水质下降或恶化的污染。此类水污染极大地降低了水资源的利用，严重威胁着人类和其他生物的健康。造成油类水污染的原因繁多，如运输和贮存过程中的油泄漏、机械制造和服务过程中的油排放、生活污水中的食用脂肪和油脂废物等。目前，消除油污染的方法主要有燃烧、过滤和收集，然而燃烧可能导致另一种环境污染，如烟雾和有毒气体，因此，过滤和收集被认为是最有效、最经济的处理方法。理想的油吸附剂需要具有较强的吸附能力和较高的吸附效率，同时具备较高的分离效率和高通量。目前，许多研究人员集中于制造各种类型的气凝，如：DZ等人将聚乳酸溶于二甲基甲酰胺和二氯甲烷混合溶液中，通过静电纺丝技术制备一种PLA膜；CY等人通过自组装法制备一种F-TiO2@PPS膜，PLA膜与F-TiO2@PPS膜都具有较好的吸油能力，并具有低密度、高孔隙率的特点，但是其制备过程繁琐、成本高昂、且副产物也会污染环境。水葫芦(Eichhorniacrassipes)又叫凤眼蓝，是一种浮水植物，其生长迅速，繁殖能力强，可用于治理水体富营养化氮、磷污染问题，然而水葫芦极强的适应能力使水葫芦的生长容易失去控制而泛滥成灾，并引起了一系列的危害：如影响航道运输，堵塞河道，污染水体，影响水产品质量，破坏水生态的平衡等，对水质和养殖业造成了不利的影响。而物理打捞过程除了高昂的打捞成本外，如何处理数量庞大的水葫芦废弃物也是一个棘手问题；现有的填埋法或者堆制有机肥、土壤改良剂等技术均较为粗放，利用附加值较低。但从另一角度来看，水葫芦是一种典型的水生纤维生物质，数量庞大的水葫芦蕴藏着巨大的生物质资源。如果能将这些水葫芦加以利用，用于油水分离和污水处理，不仅可解决水葫芦的处理处置问题，还可以变废为宝，将其转化为高附加值产品。
技术实现思路
本专利技术旨在一定程度上解决如何将水葫芦用于油水分离和污水处理方面。为解决上述问题，本专利技术提供了一种多孔磁性疏水材料的制备方法，包括：制备Fe3O4纳米磁珠；对水葫芦进行预处理，并将预处理后的水葫芦置于真空管式炉中碳化，得到多孔碳材料；将所述Fe3O4纳米磁珠分散在溶剂内形成混合液，将所述混合液滴加到所述多孔碳材料表面，真空干燥后，得到多孔磁性材料；利用全氟辛基三乙氧基硅烷乙醇溶液对所述多孔磁性材料进行疏水处理，清洗烘干后，即得到多孔磁性疏水材料。可选地，所述制备Fe3O4纳米磁珠，包括：将氯化铁和乙酸钠溶解于乙二醇，并于180-220℃下进行水热反应，得到所述Fe3O4纳米磁珠。可选地，所述Fe3O4纳米磁珠的粒径为780-820nm。可选地，所述对水葫芦进行预处理，并将预处理后的水葫芦置于真空管式炉中碳化，包括：取水葫芦的茎部，洗净、真空冷冻干燥，然后将干燥后的样品置于高温真空管式炉中，在850-950℃下碳化2-3h，即得到所述多孔碳材料。可选地，所述多孔碳材料上的孔的平均直径为25μm。可选地，所述利用全氟辛基三乙氧基硅烷乙醇溶液对所述多孔磁性材料进行疏水处理，清洗烘干后，即得到多孔磁性疏水材料，包括：室温下，将所述多孔磁性材料在2.5％全氟辛基三乙氧基硅烷乙醇溶液中浸泡7.5-8.5h，以使所述Fe3O4纳米磁珠取代全氟辛基三乙氧基硅烷上的乙基，然后用无水乙醇洗去未反应的所述全氟辛基三乙氧基硅烷，最后，真空干燥，即得到所述多孔磁性疏水材料。可选地，所述多孔磁性疏水材料的孔隙率为80.19±4.37％，密度为13.44±1.11mg/c3。可选地，所述多孔磁性疏水材料对油和有机试剂的吸附容量为50-140g/g；其中，所述油包括机油、大豆油和菜籽油中的一种或多种；所述有机试剂包括三氯甲烷、二氯甲烷、正己烷、乙醚和环己烷中的一种或多种。相对于现有技术，本专利技术提供的多孔磁性疏水材料的制备方法具有以下优势：(1)本专利技术通过管式炉碳化，将水葫芦制备成生物碳材料，再通过自组装的方式将Fe3O4磁珠和全氟辛基三乙氧基硅烷修饰到水葫芦生物碳表面，形成一种多孔磁性疏水生物碳材料；该制备方法过程简单，生产成本低，不仅变废为宝，充分利用水葫芦资源，提高其经济附加值，且制备过程中的副产物通过简单处理就可重复利用，不会对环境造成污染。(2)本专利技术制备的多孔磁性疏水材料具有高的孔隙率和较小密度，对油和有机试剂具有较高的吸附容量，一方面，能收集水底和表面的油，还能分离油水混合物；另一方面在吸附目标物后通过外加磁场将其快速从母液中分离出来，很好地解决了一般纳米吸附剂固液分离困难的问题。本专利技术另一目的在于提供一种多孔磁性疏水材料，以解决如何将水葫芦用于油水分离和污水处理方面的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案时这样实现的：一种多孔磁性疏水材料，所述多孔磁性疏水材料根据上述权利要求1-8中任一项所述的多孔磁性疏水材料的制备方法制得，所述多孔磁性疏水材料的基体为多孔碳材料，与全氟辛基三乙氧基硅烷化学键合后的Fe3O4纳米磁珠负载在所述多孔碳材料的表面和孔道内。本专利技术第三目的在于提供一种多孔磁性疏水材料的用途，以解决如何将水葫芦用于油水分离和污水处理方面的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案时这样实现的：一种多孔磁性疏水材料的用途，所述多孔磁性疏水材料在油水分离和污水处理中的应用。所述多孔磁性疏水材料以及多孔磁性疏水材料的用途与上述所述的多孔磁性疏水材料的制备方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。附图说明图1为本专利技术实施例所述的多孔磁性疏水材料的制备方法的流程示意图；图2(a)为Fe3O4磁珠的纳米SEM图；图2(b)为多孔磁性疏水材料的SEM图一；图2(c)为多孔磁性疏水材料的SEM图二；图2(d)为多孔磁性疏水材料的结构示意图；图3为本专利技术实施例所述的多孔磁性疏水材料的EDS图谱；图4为本专利技术实施例所述的多孔磁性疏水材料的FT-IR图谱；图5(a)为多孔磁性疏水材料在水下的超疏水能力；图5(b)为多孔磁性疏水材料对水和环己烷的吸附性能对比；图6为本专利技术实施例所述的多孔磁性疏水材料对不同油和有机试剂的吸附容量；图7为本专利技术实施例所述的多孔磁性疏水材料对不同油和有机试剂的吸附动力学曲线。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，术语“包含”、“包括”、“含有”、“具有”的含义是非限制性的，即可加入不影响结果的其它步骤和其它成分。如无特殊说明的，材料、设备、试剂均为市售。此外，本专利技术虽然对制备中的各步骤进行了如S1、S2、S3等形式的描述，但此描述方式仅为了便于理解，如S1、S2、S3等形式并不表示对各步骤先后顺序的限定。国内外对富营养水体植物治理的研究发现，大型水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔磁性疏水材料的制备方法，其特征在于，包括：/n制备Fe

【技术特征摘要】
1.一种多孔磁性疏水材料的制备方法，其特征在于，包括：
制备Fe3O4纳米磁珠；
对水葫芦进行预处理，并将预处理后的水葫芦置于真空管式炉中碳化，得到多孔碳材料；
将所述Fe3O4纳米磁珠分散在溶剂内形成混合液，将所述混合液滴加到所述多孔碳材料表面，真空干燥后，得到多孔磁性材料；
利用全氟辛基三乙氧基硅烷乙醇溶液对所述多孔磁性材料进行疏水处理，清洗烘干后，即得到多孔磁性疏水材料。


2.据权利要求1所述的多孔磁性疏水材料的制备方法，其特征在于，所述制备Fe3O4纳米磁珠，包括：
将氯化铁和乙酸钠溶解于乙二醇，并于180-220℃下进行水热反应，得到所述Fe3O4纳米磁珠。


3.根据权利要求2所述的多孔磁性疏水材料的制备方法，其特征在于，所述Fe3O4纳米磁珠的粒径为780-820nm。


4.根据权利要求1所述的多孔磁性疏水材料的制备方法，其特征在于，所述对水葫芦进行预处理，并将预处理后的水葫芦置于真空管式炉中碳化，包括：
取水葫芦的茎部，洗净、真空冷冻干燥，然后将干燥后的样品置于高温真空管式炉中，在850-950℃下碳化2-3h，即得到所述多孔碳材料。


5.根据权利要求4所述的多孔磁性疏水材料的制备方法，其特征在于，所述多孔碳材料上的孔的平均直径为25μm。


6.根据权利要求1所述的多孔磁性疏水材料的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊志乾，杜娟，鲍波，江学锋，梁磊，王焕，林思娴，
申请(专利权)人：深圳市国源环境集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44