【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及吸附分离溶剂萃取法提酚工艺中强极性萃取剂的气凝胶材料及其制备，具体涉及一种可压缩磺化石墨烯气凝胶及其制备方法。
技术介绍
1、工业上应用的酚类原料主要存在于煤焦油、石油和生物质热解油的加工过程中，传统的碱洗法提酚工艺是通过氢氧化钠与酚类化合物反应生成酚钠盐并将其分离，但是过程中会消耗大量的强酸强碱，且产生含酚废水，对环境造成污染。相比于此，溶剂萃取法提酚工艺选择合适溶剂与酚类化合物反应，利用萃取剂与酚类化合物溶解性强而与油相溶解性差，在合适的条件下实现酚类化合物的萃取分离。该工艺总体而言过程简单，过程中不易造成二次污染。目前，提酚工艺上通常使用酰胺类、酯类、醚类等强极性萃取剂将酚类化合物从含酚油中分离，但是依据酸碱配位和氢键作用原理，这些萃取剂通常与酚类化合物形成性质稳定的二元混合物，常规分离方法难以将萃取剂从多种酚之间脱除。比如多级精馏无法完全分离由二者形成的恒沸物，并且设备成本较高、能耗较大；而采用活性炭、氧化铝、沸石等商业吸附剂不能选择性吸附这些强极性萃取剂。因此，需要一种成本较低、高效的全新吸附剂。
技术实现思路
1、石墨烯气凝胶是通过二维石墨烯片层的堆叠连接形成的三维多孔网状结构材料，它不仅保持了二维石墨烯的优异理化性质，还具备密度低、孔隙率高、机械强度稳定、结构调控灵活、吸附性能强等特点，在分离领域表现出极大的应用价值，而实现石墨烯气凝胶的多功能化则需要引入改性试剂通过一系列反应取代其二维前驱体中原有的含氧官能团，比如通过借助吸电子效应更强的介质（如磺酸基
2、本专利技术实施例的目的在于提供一种可压缩磺化石墨烯气凝胶吸附材料及其制备方法，所得的可压缩磺化石墨烯气凝胶材料可实现溶剂萃取法提酚工艺中强极性萃取剂的有效吸附分离；进一步地，该气凝胶吸附材料的制备方法成本较低、可操作性强、可规模化制备。
3、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
4、一种可压缩磺化石墨烯气凝胶吸附材料及其制备方法，包括如下步骤：
5、(1)将氨基苯磺酸粉末溶于氢氧化钠溶液，再加入亚硝酸盐和浓强酸，在冰浴搅拌下进行重氮化反应生成氨基苯磺酸重氮盐；
6、(2)将所得的氨基苯磺酸重氮盐逐滴加入均匀分散的氧化石墨分散液，在冰浴搅拌下进行磺化处理生成磺化氧化石墨分散液；
7、(3)将所得的磺化氧化石墨分散液进行离心洗涤，再配制为均匀的2 ~ 6 mg/ml分散液置于低温下保存；
8、(4)将配置好的磺化氧化石墨分散液与无水乙二胺搅拌混合后，再进行水热反应合成磺化石墨烯水凝胶；
9、(5)将所得的磺化石墨烯水凝胶浸泡于去离子水中纯化并冷冻干燥，即得到可压缩磺化石墨烯气凝胶吸附材料。
10、具体地，步骤(1)所述氨基苯磺酸包括邻氨基苯磺酸、间氨基苯磺酸、对氨基苯磺酸中的一种。优选所述氨基苯磺酸为对氨基苯磺酸。
11、具体地，步骤(1)所述氢氧化钠溶液的温度为35 ~ 50 ℃，氢氧化钠的质量分数为2~5 %。
12、具体地，步骤(1)所述亚硝酸盐为亚硝酸钠、亚硝酸钾、亚硝酸丁酯、亚硝酸戊酯中中的一种。优选所述亚硝酸盐为亚硝酸钠。
13、具体地，步骤(1)所述浓强酸为盐酸、氢溴酸、四氟硼酸、高氯酸、三氟乙酸、甲磺酸中的一种。优选所述浓强酸为盐酸。
14、具体地，步骤(1)所述氨基苯磺酸与亚硝酸盐的摩尔比为1:(1 ~ 1.5)，氨基苯磺酸与浓强酸的摩尔比为1:(2.5 ~ 5)。
15、具体地，步骤(1)所述步骤(1)中所述重氮化反应温度为0 ~ 10 ℃，重氮化反应时间为15 ~25 min。优选所述重氮化反应时间为15 min。
16、具体地，步骤(2)所述氧化石墨分散液通过brodie法、staudenmaier法、改进hummer法中的一种制备得到，氧化石墨分散液的浓度为10 ~ 20 mg/ml，保存温度为0 ~ 8℃。优选所述氧化石墨分散液通过改进hummer法制备得到，氧化石墨烯的浓度为10mg/ml。
17、具体地，步骤(2)所述氧化石墨分散液与氨基苯磺酸的质量比为1:(1 ~ 6)。
18、具体地，步骤(2)中所述磺化处理温度为0 ~ 10 ℃，磺化处理时间为2 ~ 6 h。优选所述磺化处理时间为3.5 h。
19、具体地，步骤(3)所述磺化氧化石墨分散液的离心洗涤步骤包括：
20、(a)将反应得到的磺化氧化石墨分散液在转速为8000 ~ 9000 r/min下离心10 ~15 min，分离上清液保留下层褐色沉淀；
21、(b)将适量去离子水加入沉淀上层并均匀混合，在转速为7000 ~ 8000 r/min下离心5 ~ 10 min，分离上清液保留下层褐色沉淀；
22、(c)步骤(b)重复3 ~ 6次，直至上清液ph为5 ~ 6即可。
23、具体地，步骤(3)所述磺化氧化石墨分散液的分散剂为超纯水、去离子水、二甲基甲酰胺(dmf)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)、乙二醇中的一种，磺化氧化石墨分散液的浓度为2 ~5 mg/ml。优选所述磺化氧化石墨分散液的分散剂为去离子水，磺化氧化石墨分散液的浓度为3 mg/ml。
24、具体地，步骤(4)所述磺化氧化石墨分散液与无水乙二胺的体积比为500:(1 ~5)，搅拌混合时间为10 ~ 20 min。优选所述磺化氧化石墨分散液与无水乙二胺的体积比为500:3。
25、具体地，步骤(4)所述的水热反应温度为120 ~ 200 ℃，水热反应时间为10~15 h。优选所述水热反应温度为180 ℃，反应时间为12 h。
26、具体地，步骤(5)所述冷冻干燥为在冰箱冷冻后，转移至冻干机中-50 ~ -70 ℃干燥36 ~ 96 h。
27、所述气凝胶吸附材料应用于粗酚油中强极性萃取剂的分离。
28、所述强极性萃取剂为含有酰胺类、酯类、醚类强极性萃取剂。
29、具体分离步骤为：
30、（1）在烧杯中加入经过溶剂萃取工艺处理的适量粗酚油，记录总质量为m0；将任意体积的干磺化石墨烯气凝胶材料置于其中并每间隔2 ~ 5 min取出，记录剩余总质量为mn（如m1即为第1次取出后的剩余质量）并计算粗酚油的累计吸收质量△mn（△mn=m0-mn），直至△mn趋近稳定。再以吸收时间为横坐标、累计吸收质量△mn为纵坐标绘制吸收平衡曲线，则得到该体积气凝胶的最大吸收值为mmax。
31、（2）将与步骤(1)中相同的干气凝胶竖直放入烧杯，再往其上表面滴加质量为mmax的粗酚油，之后用有机膜密封烧杯并置于黑暗环境中进行吸附处理。
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【技术保护点】
1.一种可压缩磺化石墨烯气凝胶吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种可压缩磺化石墨烯气凝胶吸附材料的制备方法，其特征在于：所述氨基苯磺酸为邻氨基苯磺酸、间氨基苯磺酸、对氨基苯磺酸中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种可压缩磺化石墨烯气凝胶吸附材料的制备方法，其特征在于：所述亚硝酸盐为亚硝酸钠、亚硝酸钾、亚硝酸丁酯、亚硝酸戊酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种可压缩磺化石墨烯气凝胶吸附材料的制备方法，其特征在于：所述强酸为盐酸、氢溴酸、四氟硼酸、高氯酸、三氟乙酸、甲磺酸中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种可压缩磺化石墨烯气凝胶吸附材料的制备方法，其特征在于：所述磺化氧化石墨分散液的分散剂为超纯水、去离子水、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙二醇中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种可压缩磺化石墨烯气凝胶吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述磺化氧化石墨分散液的离心洗涤步骤包括：
7. 一种可压缩磺化石墨烯气凝胶吸附材料，其特征在于：采用权利要求1 ~
8.根据权利要求7所述的一种可压缩磺化石墨烯气凝胶吸附材料的应用，其特征在于：所述气凝胶吸附材料应用于粗酚油中强极性萃取剂的分离。
9.根据权利要求8所述的一种可压缩磺化石墨烯气凝胶吸附材料的应用，其特征在于：所述强极性萃取剂为含有酰胺类、酯类、醚类强极性萃取剂。
10.根据权利要求9所述的一种可压缩磺化石墨烯气凝胶吸附材料的应用，其特征在于，分离过程具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种可压缩磺化石墨烯气凝胶吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种可压缩磺化石墨烯气凝胶吸附材料的制备方法，其特征在于：所述氨基苯磺酸为邻氨基苯磺酸、间氨基苯磺酸、对氨基苯磺酸中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种可压缩磺化石墨烯气凝胶吸附材料的制备方法，其特征在于：所述亚硝酸盐为亚硝酸钠、亚硝酸钾、亚硝酸丁酯、亚硝酸戊酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种可压缩磺化石墨烯气凝胶吸附材料的制备方法，其特征在于：所述强酸为盐酸、氢溴酸、四氟硼酸、高氯酸、三氟乙酸、甲磺酸中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种可压缩磺化石墨烯气凝胶吸附材料的制备方法，其特征在于：所述磺化氧化石墨分散液的分散剂为超纯水、去离子水、二...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥桐，黄锦程，王文磊，邱介山，赵渊，孟德昌，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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