一种油气分离用海绵铝基复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种油气分离用海绵铝基复合材料的制备方法，包含如下步骤：步骤[1]由海绵铝基体Al

【技术实现步骤摘要】
一种油气分离用海绵铝基复合材料的制备方法
本专利技术涉及油气分离处理
，特别是一种可用于油气分离处理的具有超疏油-超亲气性能的海绵铝基氟基团修饰Al2O3及其支撑CoEr纳米纤维负载MOF复合材料制备方法。
技术介绍
由于储藏在同地层的天然气析出，石油开采所获得原油常常是原油与天然气形成的油气混合物，此时需要将油气混合物进行油气分离以满足原油和天然气的储存、精炼处理和运输的要求。传统的油气分离技术按原理主要分为重力式油气分离、离心式油气分离和过滤式油气分离。重力式油气分离是根据油和气体密度的不同实现油类物质和气体分离，离心式油气分离是根据油类物质和气体旋转时离心力不同实现油气分离，过滤式油气分离是分别在分离器过滤器一级分离段和二级分离段进行分离。为了提高油气混合物中油类和气体回收率，当前的油气分离技术需要多级分离；此外，现有油气分离设备较复杂、油气分离工艺较繁琐，油气分离效率较低，难以实现高效率、低能耗、高油类和气体回收率、高通量工业化的油气分离要求，这已经成为制约油气分离技术发展的突出问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种油气分离用海绵铝基复合材料的制备方法，通过该方法制备的复合材料具有优良的超疏油-超亲气特性，能实现低能耗、高效率、高通量工业化的油气分离。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种油气分离用海绵铝基复合材料的制备方法，包含如下步骤：步骤[1]由海绵铝基体Al2O3膜支撑的周期结节状CoEr纳米纤维的形成；<br>步骤[2]周期结节状CoEr纳米纤维负载分子式为Er(ETFAA)3(TEOA)2的MOF；步骤[3]含氟基团修饰海绵铝基体Al2O3膜。优选的，所述步骤[1]具体包括如下操作：a1.海绵铝基周期结节状多纳米孔Al2O3膜的制备：将三氟甲基磺酸、过氧乙酸和苯二甲酸氢钾加入去离子水中，混合均匀形成电化学氧化处理液；将海绵金属铝作为阳极，不锈钢为阴极，以阶跃三角波电压进行海绵铝基周期结节状多纳米孔Al2O3膜的电化学氧化制备；a2.海绵铝基Al2O3膜周期结节状纳米孔电沉积CoEr纳米纤维：将乙二胺四乙酸二钴盐、乙酸铒、磺胺乙酸钠、丁二酸、四丁基溴化铵和碳酸氢铵加入去离子水中，混合均匀形成电沉积液；将所述海绵铝基周期结节状多纳米孔Al2O3膜作为阴极，以不锈钢为阳极，在室温下以1.5-4V为电沉积电压，电沉积45-100分钟，实现Co与Er的共沉积，完成海绵铝基Al2O3膜周期结节状纳米孔电沉积CoEr纳米纤维的处理；a3.海绵铝基周期结节状多纳米孔Al2O3膜孔膜壁的去除：将四甲基氢氧化铵、尿素和双十烷基二甲基氢氧化铵加入去离子水中，混合均匀形成去除液；将完成海绵铝基Al2O3膜周期结节状纳米孔电沉积CoEr纳米纤维处理的试样浸入去除液，在室温下反应60-100分钟，将试样取出用去离子水清洗3次，完成海绵铝基结节状多纳米孔Al2O3膜孔膜壁的去除，从而获得由海绵铝基体Al2O3膜支撑的周期结节状CoEr纳米纤维。优选的，所述电化学氧化处理液中三氟甲基磺酸浓度为75-140g/L、过氧乙酸浓度为12-30g/L、苯二甲酸氢钾浓度为34-62g/L。优选的，所述以阶跃三角波电压进行海绵铝基周期结节状多纳米孔Al2O3膜的电化学氧化制备具体为：在室温下以18-22V为恒定电压电化学氧化海绵金属铝2分钟，然后以2.5V/min速度线性增加电压电化学氧化海绵金属铝2分钟，直至电压为23-27V，然后以2.5V/min速度线性减小电压电化学氧化海绵金属铝2分钟，直至电压为18-22V，并在此恒定电压下电化学氧化海绵金属铝2分钟，完成第一阶段在恒定于18-22V条件的三角波控制电压电化学氧化；接着电压阶跃至13-17V电化学氧化海绵金属铝2分钟，然后以2.5V/min速度线性增加电压电化学氧化海绵金属铝2分钟，直至电压为18-22V，然后以2.5V/min速度线性减小电压电化学氧化海绵金属铝2分钟，直至控制电压为13-17V，并在此恒定电压下电化学氧化海绵金属铝2分钟，完成第二阶段阶跃于恒定于13-17V条件的三角波控制电压电化学氧化；接着电压阶跃至8-12V电化学氧化海绵金属铝2分钟，然后以2.5V/min速度线性增加电压电化学氧化海绵金属铝2分钟，直至电压为13-17V，然后以2.5V/min速度线性减小电压电化学氧化海绵金属铝2分钟，直至控制电压为8-12V，并在此恒定电压下电化学氧化海绵金属铝2分钟，完成第三阶段阶跃于恒定于8-12V条件的三角波控制电压电化学氧化，至此完成海绵铝基周期结节状多纳米孔Al2O3膜的制备。优选的，所获得的海绵铝基周期结节状多纳米孔Al2O3膜的膜厚为2-10μm，膜纳米孔直径为40-120nm，纳米孔上结节直径为150-180nm。优选的，所述电沉积液中乙二胺四乙酸二钴盐浓度为165-230g/L、乙酸铒浓度为70-95g/L、磺胺乙酸钠浓度为40-85g/L、丁二酸浓度为90-140g/L、四丁基溴化铵浓度为185-210g/L、碳酸氢铵浓度为106-142g/L。优选的，所述去除液中四甲基氢氧化铵浓度为12-26g/L、尿素浓度为43-74g/L、双十烷基二甲基氢氧化铵浓度为2-14g/L。优选的，所述步骤[2]具体包括如下操作：将乙酸铒、三氟乙酰乙酸乙酯(ETFAA)和三乙醇胺(TEOA)加入去离子水中，混合均匀形成反应液，将该反应液装入反应釜，将获得的由海绵铝基体Al2O3膜支撑的周期结节状CoEr纳米纤维浸入反应液中，在90-140℃下反应9-14小时，冷却到室温后，将由海绵铝基体Al2O3膜支撑的周期结节状CoEr纳米纤维用丙酮和去离水各清洗2遍，至此完成海绵铝基体Al2O3膜支撑的周期结节状CoEr纳米纤维负载分子式为Er(ETFAA)3(TEOA)2的MOF。优选的，所述反应液中乙酸铒浓度为25-55g/L、三氟乙酰乙酸乙酯浓度为70-105g/L、三乙醇胺浓度为50-80g/L。优选的，所述步骤[3]具体包括如下操作：将四甲基氟代脲六氟磷酸酯(TFFH)、氟代碳酸乙烯酯和六氟异丙醇加入去离子水中，形成氟基团修饰液，将经步骤[2]处理后获得的复合材料浸入该氟基团修饰液中，室温浸泡8-11小时，然后将该复合材料用丙酮和去离水各清洗2遍，最终制得所述油气分离用海绵铝基复合材料(由海绵铝基氟基团修饰的Al2O3膜支撑的负载有MOF的CoEr纳米纤维复合材料)。优选的，所述氟基团修饰液中四甲基氟代脲六氟磷酸酯浓度为180-214g/L、氟代碳酸乙烯酯浓度为5-12g/L、六氟异丙醇浓度为340-370g/L。本专利技术的积极效果：根据本专利技术所述方法制备的复合材料具有使油中气体呈Wenzel态超亲气的粗糙结构，且其海绵铝基体Al2O3膜支撑的CoEr纳米纤维呈周期结节状，这不仅能使其与海绵铝基体Al2O3膜间实现牢固连接，而且有利于金属有机框架MOF在CoEr纳米纤维的负载固定，也有利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油气分离用海绵铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：/n步骤[1]由海绵铝基体Al

【技术特征摘要】
1.一种油气分离用海绵铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
步骤[1]由海绵铝基体Al2O3膜支撑的周期结节状CoEr纳米纤维的形成；
步骤[2]周期结节状CoEr纳米纤维负载分子式为Er(ETFAA)3(TEOA)2的MOF；
步骤[3]含氟基团修饰海绵铝基体Al2O3膜。


2.根据权利要求1所述的一种油气分离用海绵铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤[1]具体包括如下操作：
a1.海绵铝基周期结节状多纳米孔Al2O3膜的制备：将三氟甲基磺酸、过氧乙酸和苯二甲酸氢钾加入去离子水中，混合均匀形成电化学氧化处理液；将海绵金属铝作为阳极，不锈钢为阴极，以阶跃三角波电压进行海绵铝基周期结节状多纳米孔Al2O3膜的电化学氧化制备；
a2.海绵铝基Al2O3膜周期结节状纳米孔电沉积CoEr纳米纤维：将乙二胺四乙酸二钴盐、乙酸铒、磺胺乙酸钠、丁二酸、四丁基溴化铵和碳酸氢铵加入去离子水中，混合均匀形成电沉积液；将所述海绵铝基周期结节状多纳米孔Al2O3膜作为阴极，以不锈钢为阳极，在室温下以1.5-4V为电沉积电压，电沉积45-100分钟，实现Co与Er的共沉积，完成海绵铝基Al2O3膜周期结节状纳米孔电沉积CoEr纳米纤维的处理；
a3.海绵铝基周期结节状多纳米孔Al2O3膜孔膜壁的去除：将四甲基氢氧化铵、尿素和双十烷基二甲基氢氧化铵加入去离子水中，混合均匀形成去除液；将完成海绵铝基Al2O3膜周期结节状纳米孔电沉积CoEr纳米纤维处理的试样浸入去除液，在室温下反应60-100分钟，将试样取出用去离子水清洗3次，完成海绵铝基结节状多纳米孔Al2O3膜孔膜壁的去除，从而获得由海绵铝基体Al2O3膜支撑的周期结节状CoEr纳米纤维。


3.根据权利要求2所述的一种油气分离用海绵铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述电化学氧化处理液中三氟甲基磺酸浓度为75-140g/L、过氧乙酸浓度为12-30g/L、苯二甲酸氢钾浓度为34-62g/L。


4.根据权利要求2所述的一种油气分离用海绵铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述以阶跃三角波电压进行海绵铝基周期结节状多纳米孔Al2O3膜的电化学氧化制备具体为：在室温下以18-22V为恒定电压电化学氧化海绵金属铝2分钟，然后以2.5V/min速度线性增加电压电化学氧化海绵金属铝2分钟，直至电压为23-27V，然后以2.5V/min速度线性减小电压电化学氧化海绵金属铝2分钟，直至电压为18-22V，并在此恒定电压下电化学氧化海绵金属铝2分钟，完成第一阶段在恒定于18-22V条件的三角波控制电压电化学氧化；接着电压阶跃至13-17V电化学氧化海绵金属铝2分钟，然后以2.5V/min速度线性增加电压电化学氧化海绵金属铝2分钟，直至电压为18-22V，然后以2.5V/min速度线性减小电压电化学氧化海绵金属铝2分钟，直至控制电压为13-17V，并在此恒定电压下电化学氧化海绵金属铝2分钟，完成第二阶段阶跃于恒定于13-...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明，王辉，李建国，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11