吸附剂清除水面油污的方法及吸附剂的回收方法

吸附剂清除水面油污的方法及吸附剂的回收方法
【专利摘要】本发明提供一种利用MoS2吸附剂清除水面油污的方法，包括以下步骤：将干燥的MoS2粉末均匀撒于水面油污，上述MoS2粉末向油污靠近、吸附油污，然后将油污包裹，以球形沉入水面以下；待下沉的MoS2静置、固化，得到吸附球，回收再利用。本发明还相应地提供了一种回收上述吸附剂的方法，回收的具体操作包括：将吸附球用无水乙醇清洗，然后置于惰性环境下的电阻炉中加热，得到片状的MoS2，研磨得到可循环回收利用的MoS2粉末。本发明所采用的吸附法清除油污稳定性好、简单易行、成本低廉，解决了化学法成本高、操作复杂、二次环境污染等问题，并保证有效清除油污，可应用到处理工业和生活废水中油污。
【专利说明】利用MoS2吸附剂清除水面油污的方法及吸附剂的回收方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及油污处理领域，尤其涉及一种清除水面油污及回收吸附剂的方法。

【背景技术】
[0002]随着社会经济的不断发展，人们越来越关注全球工业化带来的环境污染问题。其中工业和生活废水中油类污染严重威胁着人们的生活环境。目前处理工业和生活废水中油类污染有多种方法，如机械回收法、吸附法、化学分散法、沉降法、生物降解法、燃烧法。其中吸附法最为常用，从最早利用高聚物吸附油污到剥离的石墨吸附，再到石墨烯吸附油污，经过几十年的研究发展，此方法吸附已经很成熟，但是目前存在的吸附法存在不易回收，容易造成二次污染的问题，而且操过过程繁琐，需要的技术含量要求也较高。此外，回收浮油一般在露天或敞开的池子中进行，这是因为采用机械回收法或吸附法等均需要人工在水面上方作业，而开放性的池子会导致不可避免的空气污染。如果能够避免水面上方作业，就能将整个处理过程在封闭密室中进行，将对环境的污染降到最低。
[0003]寻找一种吸附效果好、成本低廉的吸附剂，以及操作简单、环保的油污吸附方法与吸附剂的回收方法是目前亟需解决的问题。MoS2是一种典型的层状化合物，其层内原子通过很强的化学键结合，MoS2中每个钥原子被六个硫原子呈三角棱柱状围系，Mo-S棱面相当多，比表面积较大，层与层之间通过较弱的范德华力作用结合。现有商用的MoS2S为粉末状，直径大小不均并且宽度厚度均为微米级，且具有很强的粘附力，MoS2不溶于水和稀酸，为亲油疏水性，不容易对水进行二次污染；现有MoS2主要作为工业润滑剂使用，已经具有成熟的产业链，能够进行大批量的生产和制备，价格较石墨烯更加低廉。MoS2比较稳定，熔点1185°C，在400°C才会发生缓慢氧化，生成三氧化钥，便于用热处理来分离其吸附的油污。


【发明内容】

[0004]本发明所要解决的技术问题是，克服以上【背景技术】中提到的不足和缺陷，提供一种采用物理吸附性强且比表面积大的纳米级MoS2粉末清除水面油污的方法，还相应提供在水面下方收集并回收吸附剂MoS2粉末的方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种利用MoS2吸附剂清除水面油污的方法，包括以下步骤:
(1)称取干燥的MoS2粉末；
(2)将称取的MoS2粉末缓慢均匀地撒向水面油污，已经撒施的MoS2粉末向油污靠近、吸附油污，并逐步向油层表面中心汇集，向下凹陷成一凹槽；
(3)继续向水面油污缓慢均匀地撒施剩余的MoS2粉末，直至MoS2粉末将油污包裹，以球形沉入水面以下，使其在水底滚动并聚集到水底的低洼处；
(4)待下沉的MoS2静置、固化，得到吸附球，然后回收再利用。
[0006]上述清除水面油污的方法中，优选的，所述MoS2粉末呈片状，其宽度尺寸为微米级，厚度尺寸为纳米级。最细的宽度尺寸可达到I μ m，具有较强吸附性与高度分散性。
[0007]上述清除水面油污的方法中，优选的，所述MoS2粉末是通过市场上购买的微米级的MoS2粉末经1.5^2h超声处理、真空干燥后得到。
[0008]上述清除水面油污的方法中，优选的，所述真空干燥的温度为7(T80°C，时间为40?60mino
[0009]上述清除水面油污的方法中，优选的，所述干燥的MoS2粉末吸油质量比(每克MoS2粉末可以吸附自身重量水面油污的质量)为1H.3:1。
[0010]上述清除水面油污的方法中，优选的，其特征在于，所述静置的时间为14h以上，优选的，静置时间为14?60h。
[0011]作为一个总的发明构思，本发明还提供一种回收所述的吸附剂的方法，在上述的方法操作后，对所述吸附球进行回收，回收的具体操作包括:将吸附球用无水乙醇清洗，然后置于惰性环境下的电阻炉中加热，得到片状的MoS2，研磨得到可循环回收利用的MoS2粉末。回收后的MoS2粉末吸油效率为原来吸油能力的86%?90%。
[0012]上述的方法中，优选的，所述加热温度为35(T390°C，时间为6?7h。
[0013]与现有技术相比，本发明的优点在于:
(1)本发明采用的纳米级MoS2粉末颗粒宽度在微米级，厚度在纳米级，具有较强的物理吸附性和较大的比表面积；
(2)本发明所采用的吸附法清除油污稳定性好、简单易行、成本低廉，解决了化学法成本高、二次环境污染等问题，同时弥补了吸附法中吸油树脂制备复杂的缺陷，并保证有效清除油污，可应用到处理工业和生活废水中油污；
(3)本发明无损回收吸附剂MoS2粉末，回收率高达90%，操作简单，实现了资源回收，同时避免了二次污染；对回收的MoS2粉末进行二次吸油实验，得吸油效率为原来吸油能力的72%?90%，实现了循环再利用；
(4)本发明在收集吸附了油污的MoS2粉末时，可在水面下方进行，因此全程可在封闭空间中作业，避免了敞开空间对空气的二次污染。
[0014]综上所述，本发明采用纳米级MoS2粉末清除水面上油污及无损回收MoS2再利用的方法，可以作为一种处理工业和生活废水油类污染问题的新型有效方法。

【专利附图】

【附图说明】
[0015]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本发明实施例1用于清除水面油污的纳米级MoS2粉末的扫面电子显微镜照片。
[0017]图2为本发明实施例1用于清除水面油污的纳米级MoS2粉末的原子力显微镜照片。
[0018]图3为本发明用于净化工业和生活废水的示意图。
[0019]图例说明:1_进水口 ;2-油;3-水；4_吸附球；5-阀门。

【具体实施方式】
[0020]为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
[0021]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
[0022]除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0023]实施例1:
一种本发明的利用MoS2粉末吸附剂清除水面油污的方法，包括以下步骤；
(1)在漏斗中倒入水(漏斗下方有收集瓶)，用移液枪移取800μ I植物油于水面上，水面油污面积约为706.5mm2 (质量约为0.9824g)；
(2)将市场上购买的商用MoS2粉末经超声震荡处理得纳米级MoS2粉末(宽度尺寸为微米级，厚度尺寸为纳米级，如图1、2所示)，于真空干燥箱中70°C烘烤40min，得干燥纳米级MoS2粉末，使用电子秤称取1.0OlOg干燥的纳米级MoS2粉末；
(3)将称重后的纳米级MoS2粉末均匀地撒向水面油污，纳米级MoS2快速吸附油污，并向油层表面中心汇集，向下凹陷成“碗型”凹槽，当加入0.3282g时，有MoS2包裹油以球形自动下沉，并在底部滚动，聚集在低洼处，经漏斗管颈沉入收集瓶底；
(4)继续撒纳米级MoS2粉末至完全清除水面油污为止；(5)使用电子秤称取剩余的纳米级MoS2粉末为0.5545g，将下沉的MoS2静置14h，固化，直接用勺子或镊子提取，得到包裹油污的MoS2吸附球。
[0024]本实施例的回收上述吸附剂MoS2粉末的方法，包括以下步骤:将上述包裹油污的MoS2吸附球置于惰性环境下385°C的电阻炉中热处理6h，得片状MoS2 ;将片状MoS2进行研磨得MoS2粉末，电子称称量为0.3986g。
[0025]测试本实施例用掉0.4465g纳米级MoS2粉末清除水面上面积为706.5mm2 (质量约为0.9824g)的油污，同时可以回收到约0.3986g MoS2粉末，回收率为89.3%，通过二次吸油测试实验得到约0.6119g回收MoS2粉末可以清除水面上面积为706.5mm2 (质量约为
0.9826g)的油污，二次吸油能力为一次吸油能力的72.7%，按照实施例方法可以有效清除水面油污同时可以无损回收下沉的MoS2再利用。
[0026]本实施例的纳米级MoS2粉末可用于处理生活、工业废水以及海洋漏油污染，图3为纳米级MoS2粉末用于净化工业和生活废水的不意图；1-进水口 ；2-油；3-水；4_吸附球；5-阀门。本实施例的纳米级MoS2粉末稳定性好、成本低廉，解决了化学吸附法法成本高、操作复杂等问题；并且本方法实现了资源回收；全程可在封闭空间中作业，避免了敞开空间对空气的二次污染。
[0027]实施例2:
一种本发明的利用MoS2粉末吸附剂清除水面油污的方法，包括以下步骤；
(I)在漏斗中倒入去离子水(漏斗下方有收集瓶)，用移液枪移取1600μ I植物油于水面上，水面油污面积约为1194.0 mm2 (质量约为1.9648g)； (2)将购买的商用MoS2粉末(微米级)经超声震荡处理得纳米级MoS2粉末(宽度尺寸为微米级，厚度尺寸为纳米级)，于干燥箱中80°C烘烤40min，得干燥纳米级MoS2粉末，使用电子秤称取1.0161g干燥的纳米级MoS2粉末；
(3)将称重后的纳米级MoS2粉末均匀地撒向水面油污，纳米级MoS2快速吸附油污，并向油层表面中心汇集，向下凹陷成“碗型”凹槽，以球形自动下沉，并在底部滚动，聚集在低洼处，经漏斗管颈沉入收集瓶底；
(4)继续撒纳米级MoS2粉末至完全清除水面油污为止；
(5)使用电子秤称取剩余的纳米级MoS2粉末为0.0600g，将下沉的MoS2静置24h后，固化，直接用勺子或镊子提取，得到包裹油污的MoS2吸附球。
[0028]本实施例的回收上述吸附剂MoS2粉末的方法，包括以下步骤:将上述包裹油污的MoS2吸附球置于惰性环境下370°C的电阻炉中热处理7h，得片状MoS2 ;将片状MoS2进行研磨得MoS2粉末，电子秤称量为0.8796g。
[0029]测试本实施例用掉0.9561g纳米级MoS2粉末清除水面上面积为1194.0mm2 (质量约为1.9648g)的油污，同时可以回收到约0.8796g MoS2粉末，回收率为92.0%，通过二次吸油测试实验得到约1.092g回收MoS2粉末可以清除水面上面积为1194.0mm2 (质量约为1.9648g)的油污，二次吸油能力为一次吸油能力的85.7%，按照实施例方法可以有效清除水面油污同时可以无损回收下沉的MoS2再利用。
[0030]本实施例的纳米级MoS2粉末可用于处理工业、生活废水。本实施例的纳米级MoS2粉末稳定性好、成本低廉，解决了化学吸附法法成本高、操作复杂等问题；并且本方法实现了资源回收；全程可在封闭空间中作业，避免了敞开空间对空气的二次污染。
[0031]对比例1:
一种清除水面油污的方法，包括以下步骤:(I)在漏斗中倒入去离子水，用移液枪移取800 μ I植物油于水面上，水面油污面积约为706.5 mm2 (质量约为0.9824g); (2)将购买的商用MoS2粉末(微米级)经超声震荡处理得纳米级MoS2粉末，于干燥箱中70°C烘烤40min，得干燥纳米级MoS2粉末(宽度尺寸为微米级，厚度尺寸为纳米级)，使用电子秤称取1.0OlOg干燥纳米级MoS2粉末；(3)将称重后的纳米级MoS2粉末均匀地撒向水面油污，纳米级MoS2吸附油污，并快速向油层表面中心汇集，当加入0.3282g时，有MoS2包裹油以球形自动下沉，并在底部滚动，聚集在低洼处，经漏斗管颈沉入收集瓶底；(4)继续撒纳米级MoS2粉末至完全清除水面油污为止；(5)使用电子秤称取剩余的纳米级MoS2粉末为0.5545g,将下沉的MoS2静置1h后，直接用勺子或镊子提取，有油溢出。
[0032]测试本对比例用掉0.4465g纳米级MoS2粉末清除水面上面积为706.5mm2 (质量约为0.9824g)的油污，按照本实施例的方法可以有效清除水面油污，但是下沉的MoS2在5h内未完全固化，此时采用勺子或镊子等物理方法回收下沉的MoS2吸附球，不能做到无损回收，因为提取同时有油污溢出。
【权利要求】
1.一种利用MoS2吸附剂清除水面油污的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)称取干燥的MoS2粉末； (2)将称取的MoS2粉末缓慢均匀地撒向水面油污，已经撒施的MoS2粉末向油污靠近、吸附油污，并逐步向油层表面中心汇集，向下凹陷成一凹槽； (3)继续向水面油污缓慢均匀地撒施剩余的MoS2粉末，直至MoS2粉末将油污包裹，以球形沉入水面以下，使其在水底滚动并聚集到水底的低洼处； (4)待下沉的MoS2静置、固化，得到吸附球，然后回收再利用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MoS2粉末呈片状，其宽度尺寸为微米级，厚度尺寸为纳米级。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述MoS2粉末是通过市场上购买的微米级的MoS2粉末经1.5^2h超声处理、真空干燥后得到。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述真空干燥的温度为7(T80°C，时间为40?60mino
5.根据权利要求Γ3任一项所述的方法，其特征在于，所述干燥的MoS2粉末吸油质量比为1:2?2.3:1。
6.根据权利要求f3任一项所述的方法，其特征在于，所述静置的时间为14?60h。
7.一种回收所述的吸附剂的方法，其特征在于，在权利要求Γ6任一所述的方法操作后，对所述吸附球进行回收，回收的具体操作包括:将吸附球用无水乙醇清洗，然后置于惰性环境下的电阻炉中加热，得到片状的MoS2，研磨得到可循环回收利用的MoS2粉末。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电阻炉加热温度为35(T390°C，时间为6?7h。
【文档编号】C02F1/40GK104355363SQ201410666781
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】肖思, 李晓红, 张景迪, 何军, 王鹏, 吕博赛 申请人:中南大学