一种高分子改性剂及油水吸附材料制造技术

本发明专利技术涉及一种高分子改性剂及油水吸附材料。高分子改性剂通过自由基聚合合成，为多元嵌段共聚物，包括粘附性基团、交联基团、接枝反应基团和辅助性基团，粘附性基团占所有单体含量的1

【技术实现步骤摘要】
一种高分子改性剂及油水吸附材料


[0001]本专利技术涉及油水吸附材料
，具体涉及一种高分子改性剂及油水吸附材料。
[0002]
技术介绍

[0003]含油污水广泛存在于石油开采、运输、存储、冶炼和精细化工，金属加工，煤化工等领域。每年世界上有500-1000 万吨油类通过各种途径流入海洋。由于含油污水的化学耗氧量(COD)高，处理难度大，污染物可降解性差，无论从环境治理、油类回收和水的再利用等方面都对油水分离提出较高的要求。另一方面，随着高含水油田的不断增多（原油综合含水率甚至高达98％），常规原油处理设备需要多级处理，显然会受到平台空间和建造成本的限制，也亟需新型高效的原油处理技术来满足生产需要。在石油炼制、石油化工生产过程中，油类产品或溶剂中会含油一定量的水，不仅影响产品品质，而且对生产过程产生影响。食用油脂中引入水分会容易造成细菌滋生，导致油脂变质，产生臭气等，造成严重的环境污染现象。
[0004]油水属于不互溶体系，水在油中或油在水中以油滴或水滴的形式存在。油水密度不同，大多数油的密度都小于水，漂浮在油水混合物表面。但根据斯托克斯公式可知，油滴在水中或水滴在油中的漂浮速度与粒径的平方呈正比，与物料的粘度呈反比，因此，当水滴或油滴的粒径过小时，很难通过重力进行分离，需引入专门的方法进行油水分离。
[0005]以含油污水为例，含油污水中的油分为浮油、分散油、乳化油和溶解油四类。浮油的油滴粒径大于100μm，通常漂浮于含油污水表面；分散油的油滴粒径在10-100μm之间，可通过静置缓慢浮于污水表面；乳化油的油滴粒径在0.1-10微米之间，以小油滴的状态稳定的存在于含油污水之中；溶解油的粒径小于0.1μm，有时仅为几纳米，通常以分子状态存在于含油污水中。在油水分离过程中，浮油和分散油可以通过重力分离，离心分离，气浮或化学破乳等方法进行分离，乳化油和溶解油的去除难度较大，处理后污水中油含量通常可以达到40-100ppm，还含有一定量的悬浮粒子，难以满足排放和回注标准，且需要投加药剂，产生额外的油泥需要进行处理。
[0006]由于原油的粘度较大，因此在原油中的水难以分离。在化工生产中，苯类或烷烃类产品中往往会夹带微量的水。这些水可以通过电聚结，加热分离，离心分离，渗透汽化，精馏等方法，这些方法的能耗高，设备大，造成脱水的成本高昂。
[0007]综上，传统的分离技术在水中脱油和油中脱水的过程中都存在能耗高，脱水效率低，占地面积大，需外加药剂等缺点。膜分离技术主要用于分离稳定的乳化油，适用范围广泛。分离过程中，物料流量变化虽然会影响产量，但不影响分离的质量，不添加或只需添加极少化学剂，油的回收相对容易。分离过程在常温下进行且无相变，装置小，能耗低，分离过程可高度自动化。
[0008]采用聚氨酯海绵吸油属于物理吸附。物理吸附特点是选择性差，因不同吸附物与
海绵间的范德华力不同，吸附量差异会很大，此外吸附物以单分子层或者多分子层形式附着在吸附材料表面，多孔吸附材料的多分子层吸附会伴随毛细凝结现象。聚氨酯材料对油水的浸润性较差，且浸润性差异不大。在吸收油的同时也会带入一部分的水，油水分离效率较低。通过表面改性技术，改善多孔聚氨酯材料的亲油疏水性或亲水疏油性，大幅度提高聚氨酯海绵的油水浸润性差异和分离效果。
[0009]近年来，随着仿生技术的发展，科研人员对自然界动植物的超疏水和超亲水现象进行广泛而深入的研究。浸润性表面在日常生活和工业生产中已得到广泛应用，如建筑外墙、织物表面的自清洁，眼镜和窗户表面的防雾处理等。从表面化学的角度来说，固液的表面张力接近的时候，可以获得表面。油类物质的表面张力在20-40mN/m之间，而水的表面张力为72mN/m，二者之间表面张力差距较大，为利用多孔材料浸润性差异实现油水吸收分离过程提供理论基础。
[0010]本专利技术通过表面改性技术分别制备超亲水疏油膜和超亲油疏水多孔油水吸附材料，利用材料对油水的浸润性差异进行分离。选择不同孔径的多孔聚氨酯海绵材料，调控聚氨酯海绵的孔径和浸润性，以适应不同油水分离体系。

技术实现思路

[0011]本专利技术提供了一种通用性的表面改性方法，将高分子改性剂涂覆在多孔聚氨酯海绵材料表面和孔道内部，利用化学交联提高高分子改性剂在多孔聚氨酯海绵材料表面的水力稳定性，进而利用化学接枝技术改善多孔材料的油水浸润性，调控多孔材料的油水吸收性能。
[0012]本专利技术的技术方案为：一种高分子改性剂，高分子改性剂通过自由基聚合合成，高分子改性剂为多元嵌段共聚物，包括粘附性基团、交联基团、接枝反应基团和辅助性基团，粘附性基团加入量占所有单体含量的1-40wt%，交联基团加入量占所有单体含量的20-50wt%，接枝反应基团加入量占所有单体含量的10-40wt%，辅助性基团加入量占所有单体含量的10-30wt%。合成高分子改性剂所用的溶剂为水或有机溶剂，单体占溶剂含量的2-20wt%，合成高分子改性剂所用的催化剂占溶剂含量的0.001-1wt%。在20-100℃温度下，反应0.1-50h。所得的高分子改性剂溶液可以直接作为涂覆液使用，也可以经过去离子水洗涤后、真空干燥得到高分子改性剂，备用，在涂覆时再配制为高分子改性剂溶液。
[0013]粘附性基团包括4-乙烯基苯酚、交联基团为含有羟基或可通过水解产生羟基的烯烃类单体、接枝反应基团为带有活性胺基或羧基的烯烃类单体、辅助性基团为调节高分子改性剂涂覆后海绵的脱水和脱油能力的基团。
[0014]合成高分子改性剂所用的有机溶剂为水、醇、酯或醚。醇为甲醇、乙醇、丙醇和/或丁醇，酯为乙酸乙酯、甲酸甲酯和/或醋酸丁酯，醚为甲基乙烯基醚等。有机溶剂优选为水、甲醇或乙醇。
[0015]合成高分子改性剂所用的催化剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。催化剂优选为过硫酸钾或偶氮二异丁腈。
[0016]交联基团包括丙烯酸羟乙酯和/或醋酸乙烯酯，接枝反应基团包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯胺和/或丙烯酰胺，辅助性基团包括苯乙烯和/或甲基丙酸甲酯。
[0017]一种采用上述高分子改性剂制备的油水吸附材料，分离膜包括多孔材料，多孔材料表面和孔道内部涂覆有高分子改性剂，多孔材料的孔径为0.1μm-5mm，优选为0.1μm-1mm，多孔材料包括聚氨酯泡沫，人造海绵等。高分子改性剂通过自由基聚合合成，高分子改性剂为多元嵌段共聚物，包括粘附性基团、交联基团、接枝反应基团和辅助性基团，高分子改性剂涂覆干燥后的分离膜采用交联剂溶液进行交联。利用化学交联提高改性高分子的水力稳定性。涂覆用的高分子改性剂溶液中高分子浓度为0.001-15wt%。涂覆时间为0.01-100h，涂覆的分离膜在空气中自然干燥或烘箱中加热干燥（温度10-200℃）。交联剂溶液为多元异腈酸酯或多元醛的溶液，浓度为0.01-50%（重量比），交联温度为10-200℃，交联反应时间为1-48h。
[0018]采用交联剂溶液进行交联后，对分离膜进行表面接枝改性，制备油水吸附材料。通过化学接枝不同功能性基团制备油本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高分子改性剂，其特征在于：高分子改性剂通过自由基聚合合成，高分子改性剂为多元嵌段共聚物，包括粘附性基团、交联基团、接枝反应基团和辅助性基团，粘附性基团加入量占所有单体含量的1-40wt%，交联基团加入量占所有单体含量的20-50wt%，接枝反应基团加入量占所有单体含量的10-40wt%，辅助性基团加入量占所有单体含量的10-30wt%。2.根据权利要求1所述的高分子改性剂，其特征在于：粘附性基团为4-乙烯基苯酚、交联基团为含有羟基或可通过水解产生羟基的烯烃类单体、接枝反应基团为带有活性胺基或羧基的烯烃类单体、辅助性基团为调节高分子改性剂溶解性的基团。3.根据权利要求1或2所述的高分子改性剂，其特征在于：合成高分子改性剂所用的溶剂为水或有机溶剂，单体占溶剂含量的0.01-50wt%，合成高分子改性剂所用的催化剂占溶剂含量的0.001-10wt%，合成高分子改性剂所用的有机溶剂为水、醇、酯或醚。4.根据权利要求3所述的高分子改性剂，其特征在于：合成高分子改性剂所用的催化剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。5.根据权利要求1或2所述的高分子改性剂，其特征在于：交联基团为丙烯酸羟乙酯和/或醋酸乙烯酯，接枝反应基团为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯胺和/或丙烯酰胺，辅助性基团用来调节水或油在吸水或吸油材料中的脱附能力，主要由含有全氟基团的丙烯酸六氟丁酯，丙烯酸十二氟庚...

【专利技术属性】
技术研发人员：付晓燕，曹义鸣，余明远，
申请(专利权)人：浙江陌上科技有限公司，
类型：发明
国别省市：