一种超疏水秸秆吸油剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于吸附新材料技术领域，具体涉及的是一种超疏水秸杆吸油剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]油类是重要的能源和工业原料，人类的生产生活离不开油。我国社会主义市场经济的迅速发展，促进了油资源的开发利用。随着海上石油生产和海洋交通运输业的快速发展，海洋溢油事故的发生越来越频繁，油品泄漏不仅是资源的浪费，对水体构成的威胁也不容忽视，导致了严重的水体污染，破坏了生态系统平衡，因此，含油废水处理成为国内外研宄的热点。目前，吸附法是处理溢油的最经济有效且最常见的方法，具有吸油效率高、油品易回收的特点，广泛应用于石油化工、贮油运输、食品工业、机械工业等产生的溢油的回收。近年来，人们从生物体呈现出的独特表面润湿性能得到灵感，对具有自清洁特性的超疏水性表面进行了深入的研宄。超疏水物质的独特优异性能，解决了许多以前人们难以应对、困扰人类的各种问题。我国农作物秸杆资源非常丰富，大量的秸杆被弃置在环境中，或被就地焚烧，浪费了资源，造成了严重的环境污染。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提出操作方法简单，经济成本低、环境友好的一种超疏水秸杆吸油剂的制备方法，可以解决现有的石油泄漏问题。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0005]超疏水秸杆吸油剂的制备方法是按下述步骤进行的:
[0006]一、用粉碎机将秸杆处理成粉末状，过60?80目的筛，依次用蒸馏水、无水乙醇及蒸馏水洗，烘干，得到秸杆粉末；
[0007]二、将0.1?0.4mL十七氟癸基三乙氧基硅烷连续滴加到70?90mL无水乙醇中，再加入0.1?0.8g粒径为150?200nm的二氧化硅粉末(或者二氧化硅溶胶)，在超声波频率为28?40KHz、超声波功率为360?600W的条件下超声分散，然后加入0.3g?1.0g步骤一制得的秸杆粉末，在室温搅拌条件下反应5?10小时，置于60?75°C烘箱中继续反应2?5小时，取出后用无水乙醇洗，然后在50?70°C条件下干燥至质量恒定，即得到超疏水秸杆吸油剂。
[0008]步骤二所述二氧化硅粉末的制备方法如下:
[0009]在磁力搅拌条件下，将10?20mL娃酸乙醋、160?200mL无水乙醇、15?2OmL蒸馏水、5?1mL氨水加入到同一烧杯中，在室温下反应60?150分钟，静置12?18小时，经过离心分离，用无水乙醇冲洗，在50?70°C条件下干燥，获得二氧化硅粉末；制得的二氧化硅颗粒的直径大小为150?200nm。
[0010]步骤二中所述二氧化硅溶胶的制备方法如下:在磁力搅拌条件下，将10?20mL硅酸乙醋、160?200mL无水乙醇、15?20mL蒸馆?水、5?1mL氨水加入到同一烧杯中，在室温下反应60?150分钟，静置12?18小时，获得二氧化娃溶胶。
[0011]本发明以农业废弃物秸杆为原料，制备了一种新型超疏水秸杆吸油剂，与水的接触角为152°，与油的接触角为0°，可以选择性地从含油废水中吸收大量的油，进而实现水体表面溢油的快速清除，生产周期短，消耗能量小，有很好的发展前景，避免了秸杆违规焚烧造成的大气污染，减轻了环境压力。
[0012]本发明的方法适用于各种不同种类的秸杆，例如玉米秸杆、小麦秸杆、水稻秸杆、甘蔗秸杆等，同时适用于秸杆的不同部位，包括秸杆的皮、瓢。
[0013]本发明的优点在于:
[0014]1、秸杆作为一种产量丰富的农业固体废弃物，在自然界中储量丰富，经济成本低，环境友好，本发明利用秸杆为原料，将其制成新型的超疏水吸油剂，具有较高的经济价值，可以实现水体污染重油类的快速脱除，是废弃秸杆的有效开发利用方式。
[0015]2、本发明制备的超疏水秸杆吸油剂与水的接触角超过150°，且能够被油类完全润湿，能够选择性吸附油类污染水体中的油分，吸油后的秸杆可以作为燃料，燃烧释放的能量更高。
[0016]3、本发明制备的超疏水秸杆吸油剂是一种新型吸油材料，不仅可以解决油类泄露造成的水体环境污染问题，还能够解决秸杆燃烧产生的大气污染问题。
[0017]4、本发明的方法可行性高，制备工艺简单，反应条件温和，工艺周期短，消耗能量小，不需要大型仪器设备，具有潜在的广阔应用前景，可以实现工业中的大规模生产加工。
[0018]5、本发明制备的超疏水秸杆吸油剂的密度小，方便运输，吸油后的秸杆仍然浮于水面，易于回收。
[0019]6、本发明十七氟癸基三乙氧基硅烷用量小，降低生产成本。
【附图说明】
[0020]图1是步骤一得到的秸杆粉末的扫描电镜照片(SEM);图2是【具体实施方式】一制备的超疏水秸杆吸油剂的低倍扫描电镜照片(SEM);图3是【具体实施方式】一制备的超疏水秸杆吸油剂的高倍扫描电镜照片(SEM);图4是步骤一得到的秸杆粉末对水滴的接触角示意图；图5是【具体实施方式】一制备的超疏水稻杆吸油剂对水滴的接触角不意图；图6是【具体实施方式】一制备的超疏水秸杆吸油剂对油滴的接触角示意图。
【具体实施方式】
[0021]【具体实施方式】一、本实施方式以玉米秸杆为例，制备超疏水秸杆吸油剂是按照下述步骤进行的:
[0022]—、用粉碎机将秸杆处理成粉末状，过60目筛网，依次用蒸馏水、无水乙醇、蒸馏水洗，以除去秸杆纤维表面的杂质，烘干备用，获得步骤一得到的秸杆粉末样品。
[0023]二、将0.2mL十七氟癸基三乙氧基硅烷连续滴加到80mL无水乙醇中，然后加入0.5g 二氧化硅粉末，在超声波的频率为28KHz、超声波是功率为360W条件下超声分散1.5小时，最后加入0.5g的秸杆粉末，在室温搅拌条件下反应8小时，置于65°C烘箱中继续反应2小时，然后将秸杆取出，用无水乙醇洗，在65°C条件下干燥至质量恒定，即得到超疏水秸杆吸油剂。
[0024]步骤二、二氧化硅粉末的制备方法:在磁力搅拌条件下，将1mL硅酸乙酯、200mL无水乙醇、20mL蒸馏水、1mL氨水混合，在室温下反应120分钟，静置12小时，经过离心分离，获得二氧化硅粉末，用无水乙醇冲洗，在50?70°C烘箱中干燥，获得二氧化硅粉末，粒径200nm左右。
[0025]步骤一得到的每克秸杆粉末对柴油的吸附量为3.6g，对机油的吸附量为4.9g ;本实施方式方法制备的每克超疏水秸杆吸油剂对柴油的吸附量为16.8g，对机油的吸附量达到24.5g。秸杆吸油剂的密度为0.3275g/mL。
[0026]图1是步骤一得到的秸杆粉末的低倍电镜图，图2是相同放大倍数下，超疏水秸杆吸油剂的电镜图，可以看出，原始秸杆纤维表面是相对光滑的，处理后的超疏水秸杆吸油剂表面覆盖了一层细小的颗粒。从超疏水秸杆吸油剂的高倍电镜图中(图3)，可以更清晰的看到这些颗粒是均匀存在于纤维表面的球状颗粒，颗粒直径大小约为200纳米，属于微纳级别的颗粒，即为改性二氧化硅颗粒，证明改性二氧化硅成功负载于秸杆纤维表面。因此，超疏水秸杆吸油剂由微米级的秸杆纤维和微纳级二氧化硅颗粒构成，形成了表面微纳粗糙结构；十七氟癸基三乙氧基硅烷修饰的二氧化硅颗粒具有低表面能。微纳粗糙结构与低表面能的结合决定了本发明制备的秸杆粉末的超疏水超亲油特性。
[0027]图4是步骤一得到的秸杆粉末对水滴的接触角示意图，水滴完全润湿秸杆，水接触角大小为0°，说明步骤一得到的秸杆粉末是超亲水的，这是由于原始秸杆纤维表面存在大量的极性羟基；图5是本实施方式制备的超疏水秸杆吸油剂对水滴的接触角示意图，水接触角大小为152°，几乎完全不被水润湿；图6为本实施方法制备的超疏水秸杆吸油剂对油滴的接触角示意图，油