一种溢油处理用生物碳材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种溢油处理用生物碳材料及其制备方法和应用，属于生物碳材料技术领域，介孔部分利于减少分子的扩散阻力，能让吸附过程更加迅速，微孔

【技术实现步骤摘要】
一种溢油处理用生物碳材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种生物碳材料，特别是涉及一种溢油处理用生物碳材料及其制备方法和应用，属于生物碳材料


技术介绍

[0002]目前在能源、化工领域，石油及石油产品仍然是应用的主流，石油在开采、储存和运输过程中，如果泄露在海洋中，会造成很大的危害，如火灾、爆炸以及严重的水体污染，会导致大量水生生物的死亡，其中以苯及其衍生物，造成人体尤以白血病为最发病率上升，长链的重油甚至会长期存在于水体中不能挥发，对于此类事故的处理一定要及时，高效且快速。
[0003]溢油处理方法中物理法是最重要且有效的方法：使用吸附材料对溢油进行吸附、回收与再利用，吸附材料通常为多孔亲油材料，吸附的原理目前都采用物理化学结合的方式，通过毛细作用力以及亲油基团将溢油吸附并存储在材料的孔道中，经过离心、物理挤压等外力回收孔道中吸附的溢油，要求材料吸油速率快、吸油倍率高、吸水率低。
[0004]多孔碳材料是比较理想的吸附材料，尤其生物质基活性炭原料来源广泛，天然结构多样，相比于未经加工的天然木质纤维素类生物质，化学性质稳定及热稳定，便于保存不存在吸附过程中性能下降及不可回收等问题，碳化后保持原有骨架，能适应不同的需要，同时制备成本低。
[0005]然而传统的生物质碳化使用水热釜水热碳化或彻底烘干后使用通有惰性保护气的气氛炉，对于大量水分的生物质前驱体在传统的制备方法中会牺牲掉孔隙率和部分骨架结构为此设计一种溢油处理用生物碳材料及其制备方法和应用来解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的是为了提供一种溢油处理用生物碳材料及其制备方法和应用，介孔部分利于减少分子的扩散阻力，能让吸附过程更加迅速，微孔
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介孔的多级孔结构在气
‑
液分离和水净化处理中是主流的材料，比表面积较大，机械强度也优于单一孔径多孔材料，利于吸附和包裹油相，使其免于二次释放再度污染；
[0007]前驱体材料可以认为是个封闭系统，冰冻过程中形成的晶粒可以作为支撑，保持其骨架的多孔结构，在预加温的高温烘箱中，温度的急剧变化会使材料产生膨化的作用，每一个独立的前驱体都被认为是一个小型的反应器，而材料的外皮作为平衡力和抵抗膨胀的屏蔽，起到保压容器的作用，在不浪费能量的条件下尽可能的达到理想膨化效果，又在安全的范围内，对“微爆”过程起到重要作用。
[0008]本专利技术的目的可以通过采用如下技术方案达到：
[0009]一种溢油处理用生物碳材料采用多级孔碳材料，且微孔区孔尺寸在1.2nm；
[0010]介孔区尺寸在2.8nm；
[0011]大孔区尺寸在54.4nm。
[0012]优选的，介孔区尺寸在3.4nm或介孔区尺寸在25.5nm。
[0013]优选的，该多级孔碳材料的密度为0.3184g/cm3；
[0014]该多级孔碳材料为层状结构。
[0015]溢油处理用生物碳材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0016]S1：将前驱体预先在冰箱中冷冻；
[0017]S2：在冰冻状态下迅速装釜；
[0018]S3：在预先升温至220℃的恒温烘箱保温48h。
[0019]优选的，其中S3中温度从
‑
80℃升高至220℃。
[0020]溢油处理用生物碳材料的应用，该应用为用于海洋溢油对石油进行吸附回收。
[0021]优选的，验证材料的热稳定性，对材料进行热重分析；
[0022]高温升高至252℃；
[0023]燃烧温度升高至390℃。
[0024]本专利技术的有益技术效果：
[0025]本专利技术提供的一种溢油处理用生物碳材料及其制备方法和应用，介孔部分利于减少分子的扩散阻力，能让吸附过程更加迅速，微孔
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介孔的多级孔结构在气
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液分离和水净化处理中是主流的材料，比表面积较大，机械强度也优于单一孔径多孔材料，利于吸附和包裹油相，使其免于二次释放再度污染；
[0026]前驱体材料可以认为是个封闭系统，冰冻过程中形成的晶粒可以作为支撑，保持其骨架的多孔结构，在预加温的高温烘箱中，温度的急剧变化会使材料产生膨化的作用，每一个独立的前驱体都被认为是一个小型的反应器，而材料的外皮作为平衡力和抵抗膨胀的屏蔽，起到保压容器的作用，在不浪费能量的条件下尽可能的达到理想膨化效果，又在安全的范围内，对“微爆”过程起到重要作用。
附图说明
[0027]图1为按照本专利技术的一种溢油处理用生物碳材料及其制备方法和应用的一优选实施例的碳材料的孔尺寸分布图。
[0028]图2为按照本专利技术的一种溢油处理用生物碳材料及其制备方法和应用的一优选实施例的碳材料的孔尺寸分布图
[0029]图3为按照本专利技术的一种溢油处理用生物碳材料及其制备方法和应用的一优选实施例的碳材料的热重分析图
[0030]图4为按照本专利技术的一种溢油处理用生物碳材料及其制备方法和应用的一优选实施例的碳材料的SEM分析图
[0031]图5为按照本专利技术的一种溢油处理用生物碳材料及其制备方法和应用的一优选实施例的碳材料的SEM分析图
具体实施方式
[0032]为使本领域技术人员更加清楚和明确本专利技术的技术方案，下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0033]如图1
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图5所示，本实施例提供的一种溢油处理用生物碳材料，采用多级孔碳材
料，且微孔区孔尺寸在1.2nm；
[0034]介孔区尺寸在2.8nm；
[0035]大孔区尺寸在54.4nm。
[0036]介孔部分利于减少分子的扩散阻力，能让吸附过程更加迅速，微孔
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介孔的多级孔结构在气
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液分离和水净化处理中是主流的材料，比表面积较大，机械强度也优于单一孔径多孔材料，利于吸附和包裹油相，使其免于二次释放再度污染。
[0037]从扫描电子显微镜图片可以看到，得到的碳材料拥有层状结构，利于增大比表面积，而且层间结构有益于含住要吸附的分子，而且材料表面和内部拥有一些有内孔的小球结构，进而利于吸附。
[0038]在本实施例中，介孔区尺寸在3.4nm或介孔区尺寸在25.5nm。
[0039]在本实施例中，该多级孔碳材料的密度为0.3184g/cm3，对环己烷的吸附能力105g/g；
[0040]对二氯甲烷的吸附能力164g/g；
[0041]该多级孔碳材料为层状结构。
[0042]在本实施例中，还包括溢油处理用生物碳材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0043]S1：将前驱体预先在冰箱中冷冻；
[0044]S2：在冰冻状态下迅速装釜；
[0045]S3：在预先升温至220℃的恒温烘箱保温48h。
[0046]在本实施例中，其中S3中温度从
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种溢油处理用生物碳材料，其特征在于：采用多级孔碳材料，且微孔区孔尺寸在1.2nm；介孔区尺寸在2.8nm；大孔区尺寸在54.4nm。2.根据权利要求1所述的一种溢油处理用生物碳材料，其特征在于：介孔区尺寸在3.4nm或介孔区尺寸在25.5nm。3.根据权利要求2所述的一种溢油处理用生物碳材料，其特征在于：该多级孔碳材料的密度为0.3184g/cm3；该多级孔碳材料为层状结构。4.根据权利要求3所述的一种溢油处理用生物碳材料，其特征在于：还包括溢油处理用生物碳材料的制备方法，该方法包括如下步骤：S1：将前驱体预先在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昀，刘娟，杨冬旭，单吉，周显强，
申请(专利权)人：长春汽车工业高等专科学校，
类型：发明
国别省市：