一种用碳纳米管海绵清理油污的方法
【专利摘要】一种用碳纳米管海绵清理油污的方法，属于纳米材料应用【技术领域】。该方法利用了碳纳米管海绵三维多孔的网络框架结构可以压缩的特性以及良好的热稳定性。碳纳米管海绵可以迅速吸附水表面的油污薄膜，在此采用先挤压后燃烧的两步法进行脱附再生使用。把碳纳米管海绵置于油污表面以吸附油污；取出所述的碳纳米管海绵，排出所吸附的油污；燃烧所述的碳纳米管海绵，将残余的油污烧掉。这种方法易于操作，充分除去碳纳米管海绵内部的油污，获得干净的海绵，再次使用的时候能够保持高的吸附性能，从而提高了碳纳米管海绵再生使用性能及循环次数。
【专利说明】一种用碳纳米管海绵清理油污的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种碳纳米管海绵重复使用清理油污的方法，特别涉及到机械压缩和燃烧的两步法，属于纳米材料应用【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着社会经济的迅速发展，人类的生产生活对环境的破坏越来越严重，其中水污染已经成为一个严峻的问题。油污是水污染最重要的一部分，随着社会的不断进步人类对于石油的需求不断增加，而随着石油的消耗和不断的开采，海上采油以及运输带来的石油泄漏频频发生，石油漂浮在海面上，迅速扩散形成油膜，可通过扩散、蒸发、溶解、乳化、光降解以及生物降解和吸收等进行迁移、转化。油类可沾附在鱼鳃上，使鱼窒息，抑制水鸟产卵和孵化，破坏其羽毛的不透水性，降低水产品质量。油膜形成可阻碍水体的复氧作用，影响海洋浮游生物生长，破坏了海洋生态平衡。 [0003]目前治理水污染的方法主要有三种:化学转化法、物理方法和生物降解法。常用的吸油材料有天然纤维材料、高分子合成材料和无机材料三种，天然纤维材料主要有棉花、秸杆和羊毛等:高分子合成材料包括聚丙烯、聚乙烯和聚亚安酯等:无机材料包括活性炭、膨胀石墨、粘土等。市场应用最多的是天然纤维和以聚丙烯和聚亚安酯为主制成的吸附剂。棉花和秸杆等天然纤维作为吸附剂成本低廉，量大，但是吸油过程中这些天然纤维也是吸水的，不易燃烧，导致后期回收不方便。活性炭作为吸附剂饱和吸附量小，而且吸附后会沉降至水底，回收利用起来也比较困难。
[0004]碳纳米管海绵是由碳纳米管互相缠绕堆积形成的多孔块体材料，具备了碳纳米管自身的大的比表面积、疏水、很好的热力学性质，并且利用其孔隙结构可以更有效地吸附油污分子。此外，碳纳米管海绵块体容易操作，可以回收循环利用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种碳纳米管海绵重复使用清理油污的方法。该方法充分利用了碳纳米管海绵的良好的可压缩性能，利用挤压法将其吸附的油污排出，然后再采用燃烧法，将残余的油污烧掉。这样达到清除油污程度最大化，使得燃烧后的残余物更少，再次使用率更高。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]—种用碳纳米管海绵清理油污的方法(如图1)，其特征是，包括如下步骤:
[0008]S01、把碳纳米管海绵置于油污表面以吸附油污；
[0009]S02、取出所述的碳纳米管海绵，排出所吸附的油污；
[0010]S03、燃烧所述的碳纳米管海绵，将残余的油污烧掉。
[0011]所述的用碳纳米管海绵清理油污的方法，其特征是，还包括，将燃烧后的碳纳米管海绵重新用于吸附油污，重复步骤SOl~S03循环使用该碳纳米管海绵进行油污清理。
[0012]所述的用碳纳米管海绵清理油污的方法，其特征是，所述的油污包括柴油、汽油、食用油、硅油以及原油。
[0013]所述的用碳纳米管海绵清理油污的方法，其特征是，在步骤S02中，把所述的碳纳米管海绵压成薄片，以排出其所吸附的油污。
[0014]所述的用碳纳米管海绵清理油污的方法，其特征是，包括如下步骤:
[0015]1)将所选的碳纳米管海绵放入油污表面进行吸附；
[0016]2)将吸附油污的碳纳米管海绵压缩成薄片，使其内部吸附的大部分油污被挤出；
[0017]3)将压缩过的碳纳米管海绵直接点燃，使其内部残余的油污燃烧直至火焰熄灭，海绵形状膨胀；
[0018]4)将燃烧过的碳纳米管海绵继续进行油污吸附，按照上述的步骤重复执行，直到碳纳米管海绵对油污的吸附不明显或者结构破坏。
[0019]本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果:
[0020]由于碳纳米管海绵的比表面积大，碳纳米管海绵对油污分子的吸附能力，宏观的块体结构良好的力学性能方便操作；由于碳纳米管海绵具有良好的机械压缩性能，压缩成薄片后结构不易破坏，可以重复压缩使用；由于碳纳米管海绵具有良好的热稳定性，所以燃烧后不受影响，形状膨胀恢复可以重复使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1本发明所述方法的流程图。
【具体实施方式】
[0022]本发明提供的一种碳纳米管海绵重复使用清理油污的方法，充分利用碳纳米管海绵的良好的可压缩性能，利用挤压法将其吸附的油污排出，然后再采用燃烧法，将参与的油污烧掉。这样达到清除油污程度最大化，使得燃烧后的残余物更少，再次使用率更高。
[0023]本发明所述的碳纳米管海绵重复使用清理油污的方法包括如下步骤:
[0024]I)将所选用的碳纳米管海绵称重；
[0025]2)将所使用的试验用油，用滴管吸取50毫升，铺在烧杯中的去离子水表面，形成均匀的油膜；
[0026]3)将一定质量的碳纳米管海绵放入油膜表面，油膜迅速被碳纳米管海绵吸附进去，海绵依然保持浮在油膜表面；
[0027]4)将碳纳米管海绵取出，放在滤纸上，清理其表面粘附的油污。
[0028]5)将吸附油污的碳纳米管海绵称重，然后计算出吸附量。
[0029]6)将吸附油污的碳纳米管海绵压缩成薄片，使其内部吸附的大部分油污被挤出；
[0030]7)将压缩过的碳纳米管海绵直接点燃，使其内部残余的油污燃烧直至火焰熄灭，海绵形状膨胀；
[0031]8)将燃烧过的碳纳米管海绵称重，按照上述的步骤重复试验。
[0032]本发明公开的碳纳米管海绵的制备可参见文献(X.C.Gui，J.Q.Wei，K.L.Wang，A.Y.Cao, H.ff.Zhu, Y.Jia, Q.K.Shu, D.H.ffu.Adv.Mater.2010，22，617-621)
[0033]以下结合实施例详细说明本发明。
[0034]实施例1-5用于说明碳纳米管海绵对柴油、汽油、硅油、食用油、香油的重复清理过程。
[0035]实施例1
[0036]碳纳米管海绵重复使用清理汽油的方法:
[0037]取质量为54mg的碳纳米管海绵，将汽油IOmL滴上去离子水表面，形成均匀的汽油油膜，然后将碳纳米管海绵放到油膜上，碳纳米管海绵迅速吸附油膜，等到碳纳米管海绵达到饱和吸附量，将碳纳米管海绵取出，放在滤纸上，清理其表面粘附的油污，然后称重，然后计算出吸附量。接着将吸附油污的碳纳米管海绵压缩成薄片，使其内部吸附的大部分油污被挤出，再将压缩过的碳纳米管海绵直接点燃，使其内部残余的油污燃烧直至火焰熄灭，将燃烧过的碳纳米管海绵称重，按照上述的步骤重复试验，直到碳纳米管海绵对汽油的吸附不明显或者结构破坏。
[0038]实施例2
[0039]碳纳米管海绵重复使用清理柴油的方法:
[0040]取质量为170mg的碳纳米管海绵，将柴油50mL滴上去离子水表面，形成均匀的柴油油膜，然后将碳纳米管海绵放到油膜上，碳纳米管海绵迅速吸附油膜，等到碳纳米管海绵达到饱和吸附量，将碳纳米管海绵取出，放在滤纸上，清理其表面粘附的油污，然后称重，然后计算出吸附量。接着将吸附油污的碳纳米管海绵压缩成薄片，使其内部吸附的大部分油污被挤出，再将压缩过的碳纳米管海绵直接点燃，使其内部残余的油污燃烧直至火焰熄灭，将燃烧过的碳纳米管海绵称重，按照上述的步骤重复试验，直到碳纳米管海绵对柴油的吸附不明显或者结构破坏。
[0041]实施例3
[0042]碳纳米管海绵重复使用清理硅油的方法:
[0043]取质量为IlOmg的碳纳米管海绵，将硅油50mL滴上去离子水表面，形成均匀的油膜，然后将碳纳米管海绵放到油膜上，碳纳米管海绵迅速吸附油膜，等到碳纳米管海绵达到饱和吸附量，将碳纳米管海绵取出，放在滤纸上，清理其表面粘附的油污，然后称重，然后计算出吸附量。接着将吸附油污的碳纳米管海绵完全压缩，使其大部分油污排出，再将压缩过的碳纳米管海绵点燃，使其内部残余的油污燃烧，将燃烧过的碳纳米管海绵称重，按照上述的步骤重复试验，直到碳纳米管海绵对硅油的吸附不明显或者结构破坏。
[0044]实施例4
[0045]碳纳米管海绵重复使用清理食用油的方法:
[0046]取质量为54mg的碳纳米管海绵，将食用油50mL滴上去离子水表面，形成均匀的油膜，然后将碳纳米管海绵放到油膜上，碳纳米管海绵迅速吸附油膜，等到碳纳米管海绵达到饱和吸附量，将碳纳米管海绵取出，放在滤纸上，清理其表面粘附的油污，然后称重，然后计算出吸附量。接着将吸附油污的碳纳米管海绵完全压缩，使其大部分油污排出，再将压缩过的碳纳米管海绵点燃，使其内部残余的油污燃烧，将燃烧过的碳纳米管海绵称重，按照上述的步骤重复试验，直到碳纳米管海绵对食用油的吸附不明显或者结构破坏。
[0047]实施例5
[0048]碳纳米管海绵重复使用清理香油的方法:
[0049]取质量为54mg的碳纳米管海绵，将香油50mL滴上去离子水表面，形成均匀的油膜，然后将碳纳米管海绵放到油膜上，碳纳米管海绵迅速吸附油膜，等到碳纳米管海绵达到饱和吸附量，将碳纳米管海绵取出，放在滤纸上，清理其表面粘附的油污，然后称重，然后计算出吸附量。接着将吸附油污的碳纳米管海绵完全压缩，使其大部分油污排出，再将压缩过的碳纳米管海绵点燃，使其内部残余的油污燃烧，将燃烧过的碳纳米管海绵称重，按照上述的步骤重复试验，直到碳纳米管海绵对香油的吸附不明显或者结构破坏。
[0050]实施例6-8用于说明本发明的碳纳米管海绵重复使用清理原油的方法，使用实施的样品。
[0051]实施例6-8
[0052]将原油用柴油稀释，原油和柴油的质量比分别为1:4、1:7和1:10。
[0053]分别取质量为23、45和73mg的碳纳米管海绵，将不同稀释的原油50mL滴上去离子水表面，形成均匀的油膜，然后将碳纳米管海绵放到油膜上，碳纳米管海绵迅速吸附油膜，等到碳纳米管海绵达到饱和吸附量，将碳纳米管海绵取出，放在滤纸上，清理其表面粘附的油污，然后称重，然后计算出吸附量。接着将吸附油污的碳纳米管海绵完全压缩，使其大部分油污排出，再将压缩过的碳纳米管海绵点燃，使其内部残余的油污燃烧，将燃烧过的碳纳米管海绵称重，按照上述的步骤重复试验，直到碳纳米管海绵对柴油的吸附不明显或者结构破坏。
[0054]
【权利要求】
1.一种用碳纳米管海绵清理油污的方法，其特征是，包括如下步骤: S01、把碳纳米管海绵置于油污表面以吸附油污； S02、取出所述的碳纳米管海绵，排出所吸附的油污； S03、燃烧所述的碳纳米管海绵，将残余的油污烧掉。
2.如权利要求1所述的用碳纳米管海绵清理油污的方法，其特征是，还包括，将燃烧后的碳纳米管海绵重新用于吸附油污，重复步骤SOl~S03循环使用该碳纳米管海绵进行油污清理。
3.如权利要求1所述的用碳纳米管海绵清理油污的方法，其特征是，所述的油污包括柴油、汽油、食用油、硅油以及原油。
4.如权利要求1所述的用碳纳米管海绵清理油污的方法，其特征是，在步骤S02中，把所述的碳纳米管海绵压成薄片，以排出其所吸附的油污。
5.如权利要求1所述的用碳纳米管海绵清理油污的方法，其特征是，包括如下步骤: 1)将所选的碳纳米管海绵放入油污表面进行吸附； 2)将吸附油污的碳纳米管海绵压缩成薄片，使其内部吸附的大部分油污被挤出； 3)将压缩过的碳纳米管海绵直接点燃,使其内部残余的油污燃烧直至火焰熄灭,海绵形状膨胀； 4)将燃烧过的碳纳米管海绵继续进行油污吸附，按照上述的步骤重复执行，直到碳纳米管海绵对油污的吸附不明显或者结构破坏。
【文档编号】C02F1/40GK103771561SQ201410046226
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月10日 优先权日:2014年2月10日
【发明者】曹安源, 上媛媛, 师恩政, 吴诗婷, 徐文静 申请人:北京大学