一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新材料技术领域，具体是指一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着工业的发展，工厂含油废水、废气的排放以及油船、油罐泄漏事故增加造成的环境污染日益严重，据统计，每年经由各种途径进入海洋的石油烃达到600~1000万吨，排入中国沿海的石油烃每年约10万吨以上，油污染已经对人们的生活和海洋环境造成了威胁。
[0003]目前，吸油材料主要分为3类:无机矿物质材料、有机合成材料和天然生物质材料。无机矿物材料如云母，蛭石，珍珠岩碳酸钙等价廉量广，但其吸油率低，吸油后回收再利用率也低，不利于广泛使用；有机合成材料如聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯酸树脂等虽然吸油率高，但由于有机合成材料降解困难，会造成对环境的二次污染；天然生物质材料如秸杆、锯末、甘蔗渣、泥炭等不仅分布广泛，本身具有很好的吸油性，而且吸油后易于回收处理，可降解，环境友好。用天然生物材料制备高吸油材料在含油废水处理中已经得到应用。中国专利“一种改性农业秸杆制备的水体溢油吸附剂及其制法和应用”(申请号201210271903.4公布日2013年01月16日)采用农业秸杆，经碱液预处理后，用纤维素酶对秸杆改性，在经过灭霉、过滤、洗涤、干燥后得到水体溢油吸附剂，该吸附剂对溢油的吸附量为16.5g/g。华南理工大学的孙润仓、孙晓峰以农业秸杆为原料，在100~135°C下对其进行乙酰化改性，获得一种高效吸油材料。通过进一步优化工艺条件，他们再加入催化剂的条件下将乙酰化反应温度降低到了 50~80°C。陈渊等人[陈渊，罗志辉，韦庆敏，杨家添，谢秋季，茆岳雷]公开了一种木肩制备高吸油材料的方法，以速生桉木肩为原料，采用搅拌磨对木肩纤维进行活化处理后，用甲基苯磺酸作催化剂，通过乙酰化工艺获得木肩高吸油材料。
[0004]马尾松分布极广，北自河南及山东南部，南至两广、湖南(慈利县)、台湾，东自沿海，西至四川中部及贵州，遍布于华中华南各地。一般在长江下游海拔600~700m以下，中游约1200m以上，上游约1500m以下均有分布，是中国南部主要材用树种。马尾松树脂道大而多，横切面有明显油脂圈，本身就具有很好的吸油能力，但由于其纤维含量也很高，纤维素上的羟基具有亲水性，所以马尾松锯末吸油能力也很好，通过对锯末纤维素上羟基的改性，使其亲油性增加，亲水性降低，成为高效吸油剂。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，以解决水体溢油污染问题。
[0006]为了实现以上目的，本发明采用了下列技术方案:一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，是采用脂肪酸在浓硫酸催化作用下改性天然生物锯末；其特征在于包括以下步骤: (1)将锯末洗涤、烘干后过30目筛，用浓碱对锯末进行浸泡预处理，浸泡时间为18-24h，调节pH至中性后过滤、洗涤、干燥(烘干)，得到预处理后的锯末；
(2)将脂肪酸、加有浓硫酸的正己烷，加入到步骤(I)得到的预处理后的锯末中，使脂肪酸与锯末质量比为1:2.5~5，加有浓硫酸的正己烷的用量为淹没锯末(锯末与加有浓硫酸的正己烷体积比为1:3~5)，浓硫酸用量为脂肪酸质量的5%-10%，在60~70°C下反应6_12h ；
(3)冷却，过滤，先后用丙酮、蒸馏水多次洗涤(多次为各2-3次洗涤)，烘干后即得到可降解吸油材料。
[0007]步骤(I)所述锯末是马尾松锯肩经粉碎机粉碎后得到。
[0008]步骤(I)所述浓碱优选浓度为2-3mol/L的NaOH溶液；浸泡时间为24h。
[0009]步骤(I)所述用来调节pH值的是lmol/L的盐酸溶液。
[0010]步骤(I)所述过滤方式优选抽滤，洗涤液为蒸馏水；干燥温度优选80°C，时间为24h0
[0011]步骤(2 )所述浓硫酸优选质量分数为98%的浓硫酸。
[0012]步骤(2)所述脂肪酸为油酸、硬脂酸或正癸酸，脂肪酸优选油酸。
[0013]步骤(2)所述脂肪酸与锯末的质量比优选1:2.5，反应温度优选67V，反应时间优选8-10h。
[0014]锯末的主要成分为纤维素、半纤维素以及木质素，木质素具有一定的亲油性，而纤维素由于其本身带有许多羟基，具有一定的亲水性；锯末经过浓碱预处理去除表面的一层胶质后，呈现出多孔结构，具有良好的吸附作用，再通过改性将锯末纤维素上的亲水羟基转换为其他亲油基团，这样改性的锯末便成为一种良好的吸油材料。本发明以马尾松锯末为原料(使用的树木种类是马尾松，马尾松在中国具有广泛的分布，价廉易得)，采用浓碱对锯末进行预处理后，以浓硫酸为催化剂，用脂肪酸对锯末进行改性以获得吸油材料。经测定，改性后的锯末对多种油品具有较好的吸附性，且具有吸油效率高、速率快、保油率高、可重复使用和环境友好等特点。
[0015]本发明具有以下优点:
(I)本发明采用天然生物锯末为改性原料，来源广泛，成本低廉。
[0016](2)本发明制备工艺简单，反应温和，便于操作。
[0017](3)本发明制备的水体溢油吸附剂，吸油后可通过挤压回收部分油品，还能直接用作燃料，材料易于降解，不会对环境造成二次污染。
[0018](4)本发明可广泛用于海水污染处理，河流及工业含油污水处理。
【具体实施方式】
[0019]实施例1:
一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，包括以下步骤:
(1)将马尾松锯肩洗净，干燥至恒重，粉碎后过30目筛网，得马尾松锯末；
在室温下用2mol/L的NaOH溶液浸泡锯末，浸泡时间为24h，然后用lmol/L的盐酸溶液调节PH至中性，过滤后用蒸馏水洗净，烘干至恒重，得到预处理后的锯末；
(2)将经过预处理后的锯末置于反应器中，按照质量比脂肪酸(采用油酸):锯末为1:2.5向反应器中加入油酸，再加入滴有浓硫酸的正己烷，加入滴有浓硫酸的正己烷的量为使其淹没锯末，浓硫酸(质量分数为98%的浓硫酸，以下相同)用量为脂肪酸质量的8%，混合物在温度为67 °C下反应8h ;
(3)反应完成后冷却，过滤，先后用丙酮、蒸馏水洗涤(各洗涤2次)，烘干至恒重即得可降解吸油材料(或称水体溢油吸附剂，或称改吸油剂)。可降解吸油材料对溢油吸附量为
12.5g/g，说明吸附性好。
[0020]实施例2
一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，包括以下步骤:
(1)将马尾松锯肩洗净，干燥至恒重，粉碎后过30目筛网，得马尾松锯末；