【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油水分离用吸油多孔材料的，具体涉及一种石墨烯改性聚氨酯海绵及其制备方法。
技术介绍
1、含油废水中含大量的有毒有害和难降解的物质，对生物和生态环境造成巨大的威胁。诸多传统处理法致力于解决石油泄漏、石油化工企业等产生的大量含油废水，如化学处理法、生物法、机械处理法，但是都存在能耗高、处理设施庞大、耗时长的缺点。受到自然界中荷叶的启发，润湿性物质因其独特的结构和优异的防污性能为油水分离提供了一条有效途径。
2、根据吸附的作用力不同，可将油吸附过程分为物理吸附与化学吸附。物理吸附是油类分子与吸附材料表面分子间的作用力为分子间吸引力，它是一种可逆过程。化学吸附是吸附剂表面与油类分子间的化学键起作用的结果，其过程是不可逆的。一般吸油材料对油品的吸附均为物理吸附。物理吸附可以达到较高的处理效率，排放浓度低，不会对环境产生二次污染，吸油倍率高且大多数可以重复使用，符合国家提倡的绿色无污染发展道路，是未来的发展方向。而化学回收率太低，一般只能达到80％左右，无法达到现行国家标准，且设备占地空间大，能耗高，吸收剂消耗较大，需不断补充。
3、吸油材料就吸油性能方面应具有以下特点：多孔亲油材料具有强烈的吸油性能，吸收的油料尽可能多，且吸水能力差；吸油速率要快；吸油材料要具有吸油选择性，且可以适用吸附黏度比较高的油；保油性能好，能反复使用；比重小，能漂浮在水面上。最早使用的吸油材料主要是具有疏松多孔结构的天然材料，包括膨润土、活性炭、麦秆、稻草、棉纤维等，此类材料成本较低，但是吸附量和油水选择性较差，常见的聚合物吸
4、聚氨酯海绵是一种多孔超亲水性材料，对水、油或有机溶剂均有吸附能力。通过对聚氨酯海绵改性，可以调节海绵从超亲水性到疏水性的转变，解决现有材料油水选择性较差的问题。例如cn108239253b公开了一种石墨烯聚氨酯海绵及其制备方法，其原料按重量份包括：聚醚多元醇50-100份，胺催化剂0.1-0.5份，锡类催化剂0.1-0.5份，泡沫稳定剂0.5-3份，水0.5-7份，10-50份的石墨烯改性剂和30-60份的甲苯二异氰酸酯。其中，自制的石墨烯改性剂为石墨烯的分散液，其中溶剂作为胺类催化剂，直接参与聚氨酯反应，并有效的调剂海绵反应速率和泡孔直径。反应完成后得到的海绵具有超疏水、超亲油性能，疏水性的大小可通过石墨烯分散液的添加剂量的多少调节。然而，此专利采用的工艺是将石墨烯改性剂参与到聚氨酯发泡过程，涉及较多的化学处理，工艺复杂。
5、cn106807338b公开了一种用于油水分离用改性石墨烯增强聚氨酯海绵的制备方法，具体采用聚多巴胺修饰氧化石墨烯，然后通过1h,1h,2h,2h-全氟癸基硫醇等低表面能物质与聚多巴胺的迈克尔加成反应制得超疏水改性石墨烯粉末，最后将该超疏水粉末负载到市售聚氨酯海绵上，从而获得具有超疏水/亲油性质的油水分离海绵。然而该专利采用的低表面能物质为含氟物质，有一定的毒性，对环境造成二次污染。
6、综上，现有的石墨烯改性聚氨酯海绵由于制备工艺的局限性，普遍存在溢油材料吸附量低、选择性效果差的缺陷。因此，解决石墨烯改性聚氨酯海绵的环境友好性、工艺复杂性、成本可控性、吸收能力提升成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种石墨烯改性聚氨酯海绵。所述石墨烯改性聚氨酯海绵是通过将疏水性石墨烯纳米片锚定在聚氨酯海绵骨架上，并通过pdms固定石墨烯得到的，解决了现有技术中石墨烯通过化学方法对聚氨酯海绵改性的诸如不可回收、环境不友好、工艺复杂等问题。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术提供一种石墨烯改性聚氨酯海绵，所述石墨烯改性聚氨酯海绵为石墨烯纳米片和低表面能物质物理锚定于聚氨酯海绵骨架上，基于所述石墨烯改性聚氨酯海绵的总质量计，所述石墨烯纳米片的负载量为4-9重量％，所述低表面能物质的质量百分比为0.8-1.0重量％，所述石墨烯改性聚氨酯海绵的水接触角为120°-150°。
4、进一步地，所述石墨烯改性聚氨酯海绵中对油类物质的吸附能力为80g/g-160g/g。
5、进一步地，所述油类物质包括正十二烷、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、甲苯、n,n-二甲基甲酰胺、柴油、润滑油、蓖麻油中的任何一种。
6、进一步地，所述石墨烯纳米片呈现出膨胀石墨的蠕虫状结构，具有起皱表面和折叠边缘的结构，对聚氨酯海绵表面的润湿性至关重要。
7、进一步地，所述石墨烯改性聚氨酯海绵在ph为4-12的环境中浸泡时，水接触角为120°-150°。
8、进一步地，所述石墨烯改性聚氨酯海绵在ph为7的环境中浸泡时，水接触角为140℃。
9、本专利技术还提供一种前述石墨烯改性聚氨酯海绵的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
10、s1：氧化石墨烯的制备
11、将石墨粉末和浓硫酸加入烧瓶中，然后将kmno4在搅拌条件下加入烧瓶中，得到的混合体系在水浴中反应制备氧化石墨烯；
12、然后撤去水浴，向所述混合体系中加入去离子水作为溶剂，继续搅拌直到混合体系冷却至室温，随后加入去离子水和双氧水以还原多余的kmno4，还原反应结束后将反应体系静置分层，去除上层清液后，对下层的沉淀使用盐酸和去离子水洗涤至中性，最后对所述沉淀进行超声处理得到第一混合物，为氧化石墨烯的胶体水溶液；
13、s2：石墨烯纳米片的制备
14、将所述第一混合物与水合肼溶液混合以发生氧化石墨烯的还原反应，在70-80℃下搅0.5-4h，然后将反应后的反应液透析，得到第二混合物，为所述石墨烯纳米片水溶液；
15、s3：石墨烯纳米片物理锚定于聚氨酯海绵骨架上
16、将所述第二混合物浸涂于聚氨酯海绵骨架上，将浸涂后的聚氨酯海绵置于烘箱中干燥得到第三混合物；
17、s4：低表面能物质物理锚定于聚氨酯海绵骨架上
18、将低表面能物质浸涂于所述第三混合物上，经烘干处理得到所述石墨烯改性聚氨酯海绵。
19、进一步地，步骤s1中，所述石墨粉、浓硫酸、kmno4的质量比为(1～2)：(23～46)：(3～6)。
20、进一步地，步骤s1中，所述混合体系在水浴中反应制备氧化石墨烯的时间控制为6-8小时。
21、进一步地，步骤s1中，所述水浴的温度为40℃。
22、进一步地，步骤s1中，以所述浓硫酸的质量为计算基准，所述去离子水的用量为20-40倍。
23、进一步地，步骤s1中，以最初加入的所述高锰酸钾的质量为计算基准，所述双氧水的用量为0.5-1.5倍。
24、进一步地，步骤s1中，所述双氧水的浓度为为35％-37％。
25、进一步地，步骤s1中，以所述双氧水的质量为计算基准，所述盐酸的用量为3-5倍。
26、进一步地，步骤s1中，所述超声处理的时间为1-2小时。
27、进一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种石墨烯改性聚氨酯海绵，其特征在于，所述石墨烯改性聚氨酯海绵为石墨烯纳米片和低表面能物质物理锚定于聚氨酯海绵骨架上，基于所述石墨烯改性聚氨酯海绵的总质量计，所述石墨烯纳米片的负载量为4-9重量％，所述低表面能物质的质量百分比为0.8-1.0重量％，所述石墨烯改性聚氨酯海绵的水接触角为120°-150°。
2.根据权利要求1所述的石墨烯改性聚氨酯海绵，其特征在于，所述石墨烯改性聚氨酯海绵中对油类物质的吸附能力为80g/g-160g/g。
3.根据权利要求1或2所述的石墨烯改性聚氨酯海绵，其特征在于，所述油类物质包括正十二烷、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、柴油、润滑油、蓖麻油中的任何一种。
4.一种权利要求1-3任一项所述的石墨烯改性聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述石墨粉、浓硫酸、KMnO4的质量比为(1～2)：(23～46)：(3～6)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S1中，以最初加入的所
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S1中，以所述双氧水的质量为计算基准，所述盐酸的用量为3-5倍。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述第一混合物与水合肼的质量比为(20-25):1。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述第二混合物浸涂于聚氨酯海绵骨架的时间为5-10min。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述第二混合物先浸涂于聚氨酯海绵骨架、再置于烘箱中干燥的过程重复进行3-5次。
...【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性聚氨酯海绵，其特征在于，所述石墨烯改性聚氨酯海绵为石墨烯纳米片和低表面能物质物理锚定于聚氨酯海绵骨架上，基于所述石墨烯改性聚氨酯海绵的总质量计，所述石墨烯纳米片的负载量为4-9重量％，所述低表面能物质的质量百分比为0.8-1.0重量％，所述石墨烯改性聚氨酯海绵的水接触角为120°-150°。
2.根据权利要求1所述的石墨烯改性聚氨酯海绵，其特征在于，所述石墨烯改性聚氨酯海绵中对油类物质的吸附能力为80g/g-160g/g。
3.根据权利要求1或2所述的石墨烯改性聚氨酯海绵，其特征在于，所述油类物质包括正十二烷、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、甲苯、n,n-二甲基甲酰胺、柴油、润滑油、蓖麻油中的任何一种。
4.一种权利要求1-3任一项所述的石墨烯改性聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋春燕，孙恩呈，席琦，刘晓，张彦博，张国庆，郭瑞卿，李浩然，谢雪莹，牛余海，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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