一种超疏水多孔聚合物的制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种超疏水多孔聚合物的制备方法，包括：将掺杂物溶液和醋酸纤维素进行第一混合，得到混合物；将所述混合物和醇类化合物进行第二混合后冷藏，得到冷藏产物；将所述冷藏产物进行溶剂交换后冷冻干燥，得到超疏水多孔聚合物；所述掺杂物溶液中的溶质选自ZIF

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水多孔聚合物的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于油水分离
，尤其涉及一种超疏水多孔聚合物的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]作为一种高热资源，石油被广泛用于交通、化工、电力和钢铁制造，被称为“工业血液”。随着工业的快速发展，世界各国对石油的依赖程度越来越高，对石油的开采也逐渐增多。海上溢油事故也频繁发生，不仅造成巨大的经济损失，而且严重影响生态环境和人类健康。目前，人类已经掌握了几种解决海上溢油问题的方法。这些方法主要包括机械收集、就地燃烧、生物降解、分散剂分解、沉淀和吸附分离。吸附分离法因其成本低、操作简单和分离效率高而脱颖而出。考虑到回收海洋中的溢油的需要，开发的吸附材料应该是疏水性和亲油性的。为此，学者们开发了多种具有特殊润湿性的吸附材料。其中，多孔聚合物材料具有较高的饱和吸附能力，吸油速度快，耐久性好，在实际应用中很有前景。
[0003]受自然界中动植物超疏水现象的启发，国内外提出了各种各样的方法用以制备超疏水三维多孔聚合物基材料，常用方法包括模板法、化学气相沉积法等。这些方法大多工艺复杂、且制备条件苛刻，不适合大规模工业生产。并且通过这些方法制得的多孔聚合物大都疏水性较差，达不到超疏水水平，油水分离效果差。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种超疏水多孔聚合物的制备方法及应用，本专利技术提供的方法制备超疏水多孔聚合物的工艺简单，性能较好。
[0005]本专利技术提供了一种超疏水多孔聚合物的制备方法，包括：
[0006]将掺杂物溶液和醋酸纤维素进行第一混合，得到混合物；
[0007]将所述混合物和醇类化合物进行第二混合后冷藏，得到冷藏产物；
[0008]将所述冷藏产物进行溶剂交换后冷冻干燥，得到超疏水多孔聚合物；
[0009]所述掺杂物溶液中的溶质选自ZIF
‑
8和/或石墨烯。
[0010]优选的，所述掺杂物溶液中的溶剂选自DMF和/或丙酮；
[0011]所述掺杂物溶液的浓度为16～20％。
[0012]优选的，所述掺杂物溶液和醋酸纤维素的质量比为(1～2):100。
[0013]优选的，所述第一混合在搅拌的条件下进行，所述第一混合的温度为60～80℃。
[0014]优选的，所述醇类化合物选自乙醇和/或正丁醇；
[0015]所述混合物和醇类化合物的用量比例为(10～12):(10～13)。
[0016]优选的，所述冷藏的温度为
‑
15～
‑
25℃；所述冷藏的时间为20～30小时。
[0017]优选的，所述溶剂交换的方法包括：
[0018]将冷藏后的产物放入水中并多次更换水，直至完全更换残留的有机溶剂。
[0019]优选的，所述冷冻干燥的温度为
‑
40～
‑
60℃；所述冷冻干燥的时间为45～80小时。
[0020]本专利技术提供了一种用于油水分离的材料，包括：上述技术方案所述的方法制备得到的超疏水多孔聚合物。
[0021]本专利技术提供了一种用于油水分离的装置，包括：设置有上述技术方案所述的方法制备得到的超疏水多孔聚合物。
[0022]本专利技术提供了一种超疏水ZIF
‑
8掺杂醋酸纤维素多孔聚合物的制备原理及方法，制备得到的聚合物可以快速、安全、绿色地处理水中油污。本专利技术采用热诱导非溶剂诱导相分离方法制备三维多孔聚合物，通过将ZIF
‑
8掺杂到多孔聚合物中，可以大大的改善多孔聚合物的疏水性能。另外，采用本专利技术的方法制备三维多孔聚合物体现出过程简单、成本低廉等优点，是实现大规模生产的极佳途径。因此，利用热诱导非溶剂诱导相分离方法开发可超疏水ZIF
‑
8掺杂醋酸纤维素多孔聚合物材料更适合于工业应用，在超疏水材料制备方面具有很大的应用潜力。
附图说明
[0023]图1为实施例1制备的ZIF
‑
8掺杂醋酸纤维素多孔聚合物的SEM图像；
[0024]图2为实施例1制备的ZIF
‑
8掺杂醋酸纤维素多孔聚合物的表面水接触角；
[0025]图3为实施例1中不同ZIF
‑
8添加量的多孔聚合物的水接触角比较图；
[0026]图4为采用实施例1制备的ZIF
‑
8掺杂醋酸纤维素多孔聚合物进行油水分离，分离前后水包油乳液的光学显微镜图像；
[0027]图5为实施例1中蠕动泵辅助装置的结构示意图；
[0028]图6为实施例2制备的石墨烯掺杂醋酸纤维素多孔聚合物的表面水接触角；
[0029]图7为实施例2制备的石墨烯掺杂醋酸纤维素多孔聚合物的SEM图像。
具体实施方式
[0030]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]本专利技术提供了一种超疏水多孔聚合物的制备方法，包括：
[0032]将掺杂物溶液和醋酸纤维素进行第一混合，得到混合物；
[0033]将所述混合物和醇类化合物进行第二混合后冷藏，得到冷藏产物；
[0034]将所述冷藏产物进行溶剂交换后冷冻干燥，得到超疏水多孔聚合物。
[0035]在本专利技术中，所述掺杂物溶液中的溶质选自ZIF
‑
8(沸石咪唑酯骨架材料)和/或石墨烯；所述掺杂物溶液中的溶剂优选选自DMF(N,N
‑
二甲基甲酰胺)和/或丙酮；所述掺杂物溶液的浓度(质量浓度)优选为16～20％，更优选为17～19％，最优选为18％。
[0036]在本专利技术中，所述ZIF
‑
8为一种具有高疏水性和高孔隙率的金属有机框架材料，呈现菱形十二面体结构。在本专利技术中，所述ZIF
‑
8的制备方法优选包括：
[0037]将六水合硝酸锌溶液和2
‑
甲基咪唑溶液混合后放置，离心，干燥，得到ZIF
‑
8。
[0038]在本专利技术中，所述六水合硝酸锌溶液的制备方法优选包括：
[0039]在超声作用下，将六水合硝酸锌溶解在甲醇中，得到六水合硝酸锌溶液。
[0040]在本专利技术中，所述六水合硝酸锌和甲醇的用量比例优选为(0.55～0.65)g：(20～30)mL，更优选为(0.58～0.62)g：(23～27)mL，最优选为0.58g：25mL。
[0041]在本专利技术中，所述2
‑
甲基咪唑溶液的制备方法优选包括：
[0042]在超声作用下，将2
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甲基咪唑溶解在甲醇中，得到2
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甲基咪唑溶液。
[0043]在本专利技术中，所述2
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甲基咪唑和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超疏水多孔聚合物的制备方法，包括：将掺杂物溶液和醋酸纤维素进行第一混合，得到混合物；将所述混合物和醇类化合物进行第二混合后冷藏，得到冷藏产物；将所述冷藏产物进行溶剂交换后冷冻干燥，得到超疏水多孔聚合物；所述掺杂物溶液中的溶质选自ZIF
‑
8和/或石墨烯。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掺杂物溶液中的溶剂选自DMF和/或丙酮；所述掺杂物溶液的质量浓度为16～20％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掺杂物溶液和醋酸纤维素的质量比为(1～2):100。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一混合在搅拌的条件下进行，所述第一混合的温度为60～80℃。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述醇类化合物选自乙醇和/或正丁醇；所述混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：高助威，王世豪，刘钟馨，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：