一种快速高容量智能型纤维素基吸油材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种快速高容量智能型纤维素基吸油材料及其制备方法和应用，该材料包括智能响应层和吸附层；智能响应层为pH响应性能可调控的pH响应性纳米纤维层，是通过在羧基化纤维素纳米纤维上接枝超支化聚羧酸修饰的聚乙烯亚胺制得，超支化聚羧酸是以三羟甲基丙烷为核心、柠檬酸为反应单体、对甲苯磺酸为催化剂，在高温下熔融缩聚制得；吸附层是通过羧基化纤维素纳米纤维包覆四氧化三铁制备磁性羧基化纤维素纳米纤维，再用十六胺修饰制得。本发明专利技术的材料对多种油品具有快速吸附能力和较高的吸附容量，不仅可以吸附自由油品，还可对乳化油进行分离，对乳化油破乳后，再对油进行吸附，吸附后，可通过压缩再生，同时可以通过磁分离回收。

【技术实现步骤摘要】
一种快速高容量智能型纤维素基吸油材料及其制备方法和应用
本专利技术属于吸油材料和环境保护
，具体涉及一种快速高容量智能型纤维素基吸油材料及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，随着人们生活水平的提高，对石油及石油类产品的需求日益增加，而石油的开采、加工、储存、运输和使用过程中，会因各种事故原因发生泄漏，造成河流、湖泊、海洋的水环境的严重污染，引起不可估量的生态灾难，甚至还会威胁近海渔业、水产养殖业、旅游业的发展，如何快速高效廉价地进行油水分离是本领域广泛关注的问题。使用吸油材料进行油水分离处理是当前应对油泄漏最有效的方法之一。吸油材料通常可以分为无机材料、有机合成材料和天然高分子材料。无机材料如活性炭、膨胀石墨、二氧化硅、有机化改性粘土等，但其吸油率低，回收困难；有机合成材料如聚丙烯、聚氨酯泡沫、丙烯酸酯类和烯烃类吸油树脂等，它们都具有较好的亲油性和吸油效率，但其再生性能差及难降解性导致其应用受到限制；废弃高分子材料如废瓦楞纸、废毛衣、废旧棉衣服等多孔性物质，靠毛细作用将油吸附于材料表面，但这些材料吸油速率慢，吸油倍率较低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速高容量智能型纤维素基吸油材料，其特征在于，该材料包括智能响应层和吸附层；所述智能响应层为pH响应性能可调控的pH响应性纳米纤维层，是通过在羧基化纤维素纳米纤维上接枝超支化聚羧酸修饰的聚乙烯亚胺制得，所述超支化聚羧酸修饰的聚乙烯亚胺上的氨基与羧基的摩尔比为1:0.1～0.5或1:1.5～2.0；所述超支化聚羧酸是以三羟甲基丙烷为核心、柠檬酸为反应单体、对甲苯磺酸为催化剂，在高温下熔融缩聚制备得到；所述吸附层是通过羧基化纤维素纳米纤维包覆四氧化三铁制备磁性羧基化纤维素纳米纤维，再用十六胺修饰磁性羧基化纤维素纳米纤维制备得到；所述智能响应层和吸附层通过逐层真空抽滤的方式形成双层结构，在形...

【技术特征摘要】
1.一种快速高容量智能型纤维素基吸油材料，其特征在于，该材料包括智能响应层和吸附层；所述智能响应层为pH响应性能可调控的pH响应性纳米纤维层，是通过在羧基化纤维素纳米纤维上接枝超支化聚羧酸修饰的聚乙烯亚胺制得，所述超支化聚羧酸修饰的聚乙烯亚胺上的氨基与羧基的摩尔比为1:0.1～0.5或1:1.5～2.0；所述超支化聚羧酸是以三羟甲基丙烷为核心、柠檬酸为反应单体、对甲苯磺酸为催化剂，在高温下熔融缩聚制备得到；所述吸附层是通过羧基化纤维素纳米纤维包覆四氧化三铁制备磁性羧基化纤维素纳米纤维，再用十六胺修饰磁性羧基化纤维素纳米纤维制备得到；所述智能响应层和吸附层通过逐层真空抽滤的方式形成双层结构，在形成双层结构后，在低真空度条件下通过喷雾方式将交联剂环氧氯丙烷喷于双层结构表面，再经冷冻干燥形成气凝胶，制得快速高容量智能型纤维素基吸油材料。


2.根据权利要求1所述的快速高容量智能型纤维素基吸油材料，其特征在于，包括以下步骤的方法制备得到：
S1.羧基化纤维素纳米纤维的制备：采用高碘酸钠将纸浆纤维的纤维素结构单元的C2和C3上的羟基选择性氧化为醛基，制备双醛纤维；然后采用TEMPO试剂将双醛纤维的纤维素结构单元的C2、C3上的醛基和C6上的羟基氧化为羧基，制备羧基化纤维素纳米纤维；
S2.吸附层的制备：
1)改性磁流体Fe3O4的制备：将FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O在碱性条件下发生化学共沉淀反应，制得Fe3O4粒子，再以三乙烯四胺为络合剂对Fe3O4粒子进行改性，制得改性磁流体Fe3O4；
2)磁性羧基化纤维素纳米纤维的制备：将步骤S1制备的羧基化纤维素纳米纤维分散在水中制备羧基化纤维素纳米纤维分散液，加入改性磁流体Fe3O4混合均匀后，再将1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺依次加入到混合物中，随后在室温下反应12～18h，洗涤干燥，制得羧基化纤维素纳米纤维包覆Fe3O4的磁性羧基化纤维素纳米纤维；所述羧基化纤维素纳米纤维分散液的质量分数为2～5％，羧基化纤维素纳米纤维分散液、改性磁流体Fe3O4、1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的体积/质量/质量/质量比为150mL:0.5～1.0g:500mg:500mg；
3)吸附层的制备：将十六胺溶于乙醇中，将磁性羧基化纤维素纳米纤维分散在水中，将两者混合，超声处理25～35min后，再将1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺依次加入到混合物中，随后在室温下反应6～24h，洗涤，冷冻干燥，制得具有磁响应性和超疏水-超亲油性能的吸附层；所述十六胺、磁性羧基化纤维素纳米纤维、1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的质量比为5～10:3～6:0.25:0.25；
S3.智能响应层的制备：
(1)超支化聚羧酸的制备：将三羟甲基丙烷、柠檬酸、对甲苯磺酸混合并于135～150℃、搅拌条件下反应1.5～2.5h，得到超支化聚羧酸；
(2)将聚乙烯亚胺与超支化聚羧酸按质量比1:0.2～0.6或1:1.6～2.2溶于氢氧化钠水溶液中，再按聚乙烯亚胺与次磷酸钠的质量比为1:0.8～1.2向混合物中加入次磷酸钠，然后在100～105℃下搅拌反应结束后，将混合物冷却至室温，得到超支化聚羧酸修饰的聚乙烯亚胺；调控聚乙烯亚胺与超支化聚羧酸的质量为比为1:0.2～0.6，对应得到的超支化聚羧酸修饰的聚乙烯亚胺上的氨基与羧基的摩尔比为1:0.1～0.5；...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃程荣，何辉，朱红祥，赵超，陈日梅，全宗艳，陈智平，王磊，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45