专利名称：一种油污染吸附剂的制备及其回收再生方法
技术领域：
本发明涉及一种可回收使用的油污染吸附剂的制备及其回收再生方法，属材料科学领域。
背景技术：
膨胀石墨首先应用在工程领域是1963年美国联合碳化物公司(UCAR)研制的一种由膨胀石墨轧制而成的柔性石墨密封材料，并于1968年在核能工业领域应用成功。由于柔性石墨除保留了石墨的耐热、耐腐蚀、自润滑等优良性能以外，还具有石墨不曾有的轻质、柔软、富有弹性等特性，它可以代替石棉、橡胶、聚四氟乙烯、金属等传统的密封材料，广泛应用于石油、化工、冶金、机械、核能等行业的密封件，是一种非常重要的摩擦学材料，也是目前膨胀石墨最为成功的工业化应用。
膨胀石墨是作为制造柔性石墨的中间产品，是由天然鳞片石墨经插层、水洗、干燥和高温膨化，使得其沿c轴方向膨胀数百倍，得到一种疏松多孔的蠕虫状物质。由于它在结构上仍然是由石墨微晶组成，形态上形成大量的网络状孔结构，所以它除保留鳞片石墨的一些性质(如高的化学稳定性，耐高温、耐低温、耐腐蚀、导电、导热)以及安全无毒外，还具有高的表面活性，大的比表面积，因此具有良好的吸附性，是一种新型的碳素吸附材料。
有关膨胀石墨在各方面的应用综述最早由D.D.L.Chung于1987年作为文章发表[1]。稻垣道夫等人发表的文章报导了膨胀石墨对重油有较大的吸附量，吸附的重油使用干馏法回收，回收率在0-70％之间。
日本专利JP8869705中记录使用高炉炼铁的Kish石墨与天然鳞片石墨混合后经硫酸插层，并在800℃膨化等到了一种膨胀石墨，经过压制后具有良好的回弹性和防化学腐蚀性能。
美国专利No.3357929报道了一种蠕虫结构的石墨，这种石墨能够吸附包括水、碳氢化合物、硅油脂、强酸、强碱及卤代烃等液相物质。但是这种石墨对液相吸附没有选择性，而且从该专利的应用实例的数据看出，在用这种石墨吸附油水混合物时，对油的最大吸附量为29g/g，而对水的吸附量达到46.7g/g。
美国专利No.5282975报导了一种蠕虫结构的柔性石墨，这种石墨对煤油和机油具有较好的吸附能力，这种石墨对水的吸附量极低，因此在油水混合物中对油品的吸附具有选择性。但是对柔性石墨的使用和回收没有进行描述。
作为吸附材料，膨胀石墨具有非极性表面，因而应用主要以吸附非极性的油类物质为主，特别是对于粘度较大的重油，具有超大的吸附量。但是由于膨胀石墨密度小，使用不便，回收再生困难，使得膨胀石墨没有得到广泛的应用。
目前国内外对于水中油污染的去除以机械打捞和吸附相结合的方式。这种方式采用的吸附剂主要以聚氨酯为主。这种聚氨酯吸附剂由于吸附量较低，需要在进行油污染处理时大量使用，因此使用聚氨酯吸附材料进行油污染吸附清除在成本和材料使用上造成大量浪费。
发明内容
本发明针对上述存在的问题，提供一种吸附量大，吸水量极少，保油率高，回收方法简单，再生方便，可以多次使用的油污染吸附剂的制备及其回收再生方法。
本发明提出的一种油污染吸附剂的制备方法，其特征在于该方法以可膨胀石墨为原料，快速高温加热，使可膨胀石墨迅速膨化，制得膨胀石墨油污染吸附剂，所述方法包括下列各步骤(1)将可膨胀石墨在400℃-1000℃的开放环境下高温膨化，膨化时间为10-60秒，得到密度范围在2.5-7.0kg/m3的膨胀石墨；(2)分别将步骤(1)的膨胀石墨加工成密度范围在5.5-150kg/m3的低密度板，获得膨胀石墨油污染吸附剂。
本发明提出的一种油污染吸附剂的回收再生方法，其特征在于该方法包括下列各步骤(1)将制备的膨胀石墨油污染吸附剂放入被油污染的水体中10-30min，进行吸附，并收集吸附饱和的膨胀石墨；(2)将吸附饱和的膨胀石墨在150-450℃进行加热，清除吸附的油污染，进行再次使用。
在上述回收再生方法中，步骤(2)将吸附饱和的膨胀石墨浸泡在有机溶剂中，脱除吸附的油污染，在短时间内脱除效率可达90％以上，脱除温度可在21℃-60℃范围进行，经过有机溶剂浸泡后处理的膨胀石墨，可进行再次使用。
本发明采用可膨胀石墨为原料，快速高温加热，使可膨胀石墨迅速膨化，制得的膨胀石墨油污染吸附剂可以回收再生使用。膨胀石墨油污染吸附剂由于是一种非极性的吸附剂，因此在进行油污染吸附处理时，几乎不吸附任何水体物质。因此它的吸附量大，利于油污染的清除。而且通过加热回收后，可以继续使用。最后可以当作锅炉燃料进行使用。整个过程不存在二次污染。本发明制得的油污染吸附剂具有大吸附量，吸水量极少，保油率高，使用方便等特点。另外回收方法简单，再生方便，可以多次使用。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明实施例1膨胀石墨对重油的吸附选用粒度为50目含碳量为99％的可膨胀石墨，经400℃膨化，膨化时间为60s，得到密度为7.0kg/m3的膨胀石墨。将膨胀石墨放入盛有重油的容器，静置30min后用金属丝网过滤膨胀石墨，静置使液状物质滴下，直至不再有液滴滴下，经过计算得到膨胀石墨对重油的吸附量达15kg/kg。
实施例2膨胀石墨对柴油和汽油的吸附选用粒度为80目含碳量为99％的可膨胀石墨，经1000℃膨化，膨化时间为10s，得到密度为6.7kg/m3的膨胀石墨。将膨胀石墨放入盛有油品的容器，静置10min后用金属丝网过滤膨胀石墨，静置使液体状物质滴下，直至不再有液滴滴下，经计算得到膨胀石墨对柴油和汽油的吸附量分别为10kg/kg和12kg/kg。
实施例3膨胀石墨对水中重油的吸附选用粒度为50目含碳量为99％的可膨胀石墨，经800℃膨化，膨化时间为30s，得到密度为5.5kg/m3的膨胀石墨。加压制得密度为60kg/m3的膨胀石墨低密度板。将低密度板放入装有重油和水的混合液体中，静置10min后用金属丝网过滤。测量得到膨胀石墨对重油的吸附量达到12kg/kg，其对水的吸附量为0.5g/g。
实施例4膨胀石墨对煤油的吸附选用粒度为50目含碳量为99％的可膨胀石墨，经800℃膨化，膨化时间为30s，得到密度为5.5kg/m3的膨胀石墨。加压制得密度为150kg/m3的膨胀石墨低密度板，其吸附操作与实施例1相同，其对煤油的吸附量达到9kg/kg。
实施例5膨胀石墨吸附水中乳化油数据(见表2)选用粒度为50目含碳量为99％的可膨胀石墨，经1000℃膨化，膨化时间为10s，得到密度为7.0kg/m3的膨胀石墨。
表2膨胀石墨对水中微量乳化状油的吸附脱除作用
实施例6膨胀石墨吸附重油后再生数据(见表3)选用粒度为50目含碳量为95％的可膨胀石墨，经1000℃膨化，膨化时间为10s，得到密度为5.5kg/m3的膨胀石墨。
表3膨胀石墨吸附重油后再生效率
实施例7膨胀石墨有机溶剂法再生数据(见表4和表5)选用粒度为50目含碳量为95％的可膨胀石墨，经1000℃膨化，膨化时间为10s，得到密度为5.5kg/m3的膨胀石墨。
表4氯仿对膨胀石墨吸附重油得脱出效率
表5氯仿处理再生效率
权利要求
1.一种油污染吸附剂的制备方法，其特征在于该方法以可膨胀石墨为原料，快速高温加热，使可膨胀石墨迅速膨化，制得膨胀石墨油污染吸附剂，所述方法包括下列各步骤(1)将可膨胀石墨在400℃-1000℃的开放环境下高温膨化，膨化时间为10-60s，得到密度范围在2.5-7.0kg/m3的膨胀石墨；(2)分别将步骤(1)的膨胀石墨加工成密度范围在5.5-150kg/m3的低密度板，获得膨胀石墨油污染吸附剂。
2.一种油污染吸附剂的回收再生方法，其特征在于该方法包括下列各步骤(1)将制备的膨胀石墨油污染吸附剂放入被油污染的水体中10-30min，进行吸附，并收集吸附饱和的膨胀石墨；(2)将吸附饱和的膨胀石墨在150-450℃进行加热，清除吸附的油污染，进行再次使用。
3.按照权利要求2所述的一种油污染吸附剂的回收再生方法，其特征在于步骤(2)将吸附饱和的膨胀石墨浸泡在有机溶剂中，脱除吸附的油污染，在短时间内脱除效率可达90％以上，脱除温度可在21℃-60℃范围进行，经过有机溶剂浸泡后处理的膨胀石墨，可进行再次使用。
全文摘要
本发明涉及可回收使用的油污染吸附剂的制备及其回收再生方法，属材料科学技术领域。该方法以可膨胀石墨为原料，经快速升温加热到400℃－1000℃进行膨化，得到膨胀石墨吸附剂。该吸附剂对油类物质有超大吸附能力，在短时间内脱除效率可达90％以上，脱除温度可在21℃－60℃范围进行。并可以通过燃烧法再生和有机溶剂法再生的方法回收使用。经过有机溶剂浸泡后处理的膨胀石墨，可进行再次使用采用本方法制得的吸附剂，对油品的吸附量大，且吸附和回收处理简单，处理过程中无其它污染，是一种优良的油污染吸附。
文档编号C02F1/28GK1579615SQ200410037978
公开日2005年2月16日 申请日期2004年5月18日 优先权日2004年5月18日
发明者沈万慈, 王鲁宁, 郑永平, 陈希, 康飞宇 申请人:清华大学