专利名称：一种吸附与分离水面溢油的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于超疏水超亲油功能材料的装置，尤其涉及一种吸附与分离水面溢油的装置。
背景技术：
石油污染是海洋第一污染源和污染物。随着全球范围大规模海洋石油开发和石油海运的迅速发展，大量的石油及其制品进入海洋，海水质量恶化，海洋生态资源受损。根据联合国国际海事组织统计，进入全球海洋的石油及其制品，每年达到1000-1500万吨，约占世界石油年产量的5%，其中船舶运输和近海石油生产占46. 7%。突发性石油污染事故的发生往往使人们措手不及，防范困难，已成为海洋环境保护的重大课题。近年来，随着超疏水材料相关理论和技术的发展，超疏水材料的应用领域已经涉及到了油水分离方面。目前，有关具有油水分离功能的超疏水材料的研究已有大量文献报道。首先提出将超疏水表面应用在油水分离领域的是中科院江雷研究组，他们在德国应用化学杂志上报道了一种由疏水材料制备的具有纳米结构的兼有超疏水与超亲油性质的网膜用于油水分离[Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43，2012-2014]。受此启发，研究者将超疏水表面应用在油水分离上，设计成各种油水分离装置并对油和水进行有效地过滤分离。但是，这些装置不能用于回收海面溢油，因为采用过滤的方法必须先将油水混合物收集起来，然后从上往下通过油水分离装置才能实现，显然，这对数量巨大的海水表面溢油的分离是无法实现的。也由一些研究者发现使用超疏水多孔材料可以对油水混合物中的油进行选择性吸附，但是吸附后的油却难以从这些材料中进行分离，无法达到资源利用的目的。因此，急需研究出一种针对水面溢油同时具有吸附和分离功能装置。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种吸附与分离水面溢油的装置，它具有可重复使用，吸附与分离水面溢油效率高，制备工艺简单的优点。本发明是这样来实现的，一种吸附与分离水面溢油的装置，其特征在于它由超亲油聚氨酯海绵和超疏水超亲油金属丝网折叠成的敞口容器组合而成。所述的超亲油聚氨酯海绵是商业化的聚氨酯软质高回弹沙发海绵或泡沫，具有开孔结构，由深圳世源海绵制品有限公司提供。所述的超疏水超亲油金属丝网是由100-400目的商用304不锈钢丝网、紫铜丝网或黄铜丝网经低表面能物质修饰后得到。所述的超疏水超亲油金属丝网折叠成长方体形状敞口容器，聚氨酯海绵切割成底部尺寸比敞口容器略小的长方体，将聚氨酯嵌入到敞口容器中即得到具有吸附与分离水面溢油的装置。所述的低表面能物质长链烷基硫醇是正十二烷基硫醇、正十六烷基硫醇、正十八烷基硫醇、正十二烷基三乙氧基硅烷、正十八烷基二甲氧基娃烧和正羊基二氣娃烧。本发明的技术效果是本发明的设备与现有技术相比不仅工艺简单，成本低廉，而且对多种水面溢油都具有高效吸附和分离回收功能，并完全排水，还可以反复使用。
图I为本发明的结构示意图。
在图中，I、超亲油聚氨酯填充物2、敞口容器。
具体实施方式
下面实施例以及附图对本发明做进一步的详细说明。
实施例I如图I所示，将200目紫铜丝网剪切成5. O cmX5.0 cm尺寸的正方形，然后折叠成3. O cmX3. O cmXl cm的长方体形状敞口容器2。将紫铜网容器依次用丙酮和I mol/L的盐酸分别浸泡2分钟，取出后用氮气吹干；然后浸入正十二硫醇质量百分比浓度为O. 5被％的乙醇溶液中进行表面修饰；修饰2分钟后取出紫铜网容器，用氮气吹干后即得到具有超疏水超亲油性的紫铜网容器。将商业化产品聚氨酯泡沫切割成2. 8 cmX2.8 cmX1.5 cm的长方体构成超亲油聚氨酯填充物1，嵌入到超疏水超亲油紫铜网容器内，即得到具有吸附与分离水面溢油功能的装置。
将10 mL汽油倒入500 mL浓度为3. 5 wt%的NaCl水溶液中，汽油漂浮在水面模拟海面溢油。将上述装置放在水面上与溢油接触，溢油迅速被铜网吸附，达到饱和吸附量后穿透铜网被聚氨酯泡沫吸附，将聚氨酯泡沫取出，挤压后可以回收7. 2 mL无水汽油，回收率达72%,聚氨酯泡沫和铜网可以重复使用。
实施例2将10 mL汽油倒入500 mL浓度为3. 5 wt%的NaCl水溶液中，汽油漂浮在水面模拟海面溢油。将实施例I中使用过一次的紫铜网容器和聚氨酯海绵重新组合成附图I中的吸油分油装置。重复实施例I中的吸油分油过程，可以回收9. I mL无水汽油，回收率达91%，聚氨酯海绵和紫铜网可以重复使用。
实施例3将10 mL汽油倒入500 mL浓度为3. 5 wt%的NaCl水溶液中，汽油漂浮在水面模拟海面溢油。将实施例I重复20次后的紫铜网容器和聚氨酯泡沫重新组合成附图I中的吸油分油装置。重复实施例I中的吸油分油过程，可以回收8. 9 mL无水汽油，回收率达89%，聚氨酯泡沫和紫铜网可以重复使用。
实施例4将200目304不锈钢丝网剪切成6. O cmX6. O cm尺寸的正方形，然后折叠成3. O cmX3. O cmXl. 5 cm的长方体形状敞口容器。将不锈钢网容器依次用丙酮和I mol/L的盐酸分别浸泡2分钟，取出后用氮气吹干；然后浸入正辛基三氯硅烷质量百分比浓度为O. I wt%的乙醇溶液中进行表面修饰；修饰30分钟后取出，在130 1下热处理30分钟，自然冷却到室温后即得到具有超疏水超亲油性的不锈钢丝网容器。将商业化产品聚氨酯泡沫切割成2. 8 cmX2. 8 cmX2. O cm的长方体，嵌入到超疏水超亲油不锈钢丝网容器内，即得到具有吸附与分离水面溢油功能的装置。
将10 mL柴油倒入500 mL浓度为3. 5 wt%的NaCl水溶液中，汽油漂浮在水面模拟海面溢油。将上述装置放在水面上与溢油接触，溢油迅速被不锈钢丝网吸附，达到饱和吸附量后穿透不锈钢丝网被聚氨酯泡沫吸附，将聚氨酯泡沫取出，挤压后可以回收7. 6 mL无水汽油，回收率达76%,聚氨酯泡沫和不锈钢丝网可以重复使用。实施例5
将325目黄铜丝网剪切成6. O cmX6. O cm尺寸的正方形,然后折叠成3. O cmX3. OcmX1.5 cm的长方体形状敞口容器。将黄铜丝网容器依次用丙酮和I mol/L的盐酸分别浸泡2分钟，取出后用氮气吹干；然后浸入正十八烷基三甲氧基硅烷质量百分比浓度为O. Iwt%的乙醇溶液中进行表面修饰；修饰30分钟后取出，在130 1下热处理30分钟，自然冷却到室温后即得到具有超疏水超亲油性的黄铜丝网容器。将商业化产品聚氨酯泡沫切割成2.8 cmX2. 8 cmX2. O cm的长方体，嵌入到超疏水超亲油不锈钢丝网容器内，即得到具有吸附与分离水面溢油功能的装置。将10 mL煤油倒入500 mL浓度为3. 5 wt%的NaCl水溶液中，汽油漂浮在水面模拟海面溢油。将上述装置放在水面上与溢油接触，溢油迅速被黄铜丝网吸附，达到饱和吸附量后穿透黄铜丝网被聚氨酯泡沫吸附，将聚氨酯泡沫取出，挤压后可以回收7. 7 mL无水汽油，回收率达77%，聚氨酯泡沫和黄铜丝网可以重复使用。实施例6
按照实施例I中的方法制备具有吸附与分离水面溢油功能的装置。将20 mL煤油倒入500 mL浓度为3. 5 wt%的NaCl水溶液中，汽油漂浮在水面模拟海面溢油。将上述装置放在水面上与溢油接触，溢油迅速被紫铜丝网吸附，达到饱和吸附量后穿透紫铜丝网被聚氨酯泡沫吸附，随着吸附量增加，装置因载重而逐渐下沉，当丝网边缘接近水面时聚氨酯泡沫取出，挤压后可以回收12.6 mL无水汽油，此时水面还有余油，将排油后的聚氨酯泡沫重新放入紫铜丝网中重复回收，余油完全被吸附，然后将聚氨酯泡沫再次取出回收余油,可回收3. 2 mL无水汽油，总回收量为15.8 mL,，总回收率达79%，聚氨酯泡沫和紫铜丝网可以重复使用。
权利要求
1.一种吸附与分离水面溢油的装置，其特征在于，它包括超亲油聚氨酯填充物和敞口容器，敞口容器是由超疏水超亲油金属丝网折叠而成的长方体形状结构，超亲油聚氨酯填充物是尺寸比敞口容器略小的正方体，超亲油聚氨酯填充物具有开孔结构，聚氨酯海绵镶嵌在到敞口容器中。
2.如权利要求I所述的一种吸附与分离水面溢油的装置，其特征在于超亲油聚氨酯填充物是聚氨酯软质高回弹沙发海绵或泡沫。
3.如权利要求I所述的一种吸附与分离水面溢油的装置，其特征在于所述的超疏水超亲油金属丝网是由100-400目的304不锈钢丝网、紫铜丝网或黄铜丝网经低表面能物质修饰后得到。
4.如权利要求3所述的一种吸附与分离水面溢油的装置，其特征在于所述的低表面能物质是正十—焼基硫醇、正十TK焼基硫醇、正十八焼基硫醇、正十—焼基二乙氧基娃焼、正十八烷基三甲氧基硅烷和正辛基三氯硅烷。
全文摘要
一种吸附与分离水面溢油的装置，它由超疏水超亲油金属丝网和超亲油聚氨酯海绵组合而成，超疏水超亲油金属丝网由100-400目的商业化产品金属丝网经低表面能物质修饰后得到，折叠成敞口长方体容器；超亲油聚氨酯海绵为商业化产品，切割成长方体形状后放在铜网容器内，即组合得到具有吸附与分离水面溢油功能的装置。该装置可以漂浮在水面上，当与水面溢油接触时溢油能够迅速穿透铜网而被聚氨酯吸附，而水则完全排除在装置之外。本发明的吸附与分离水面溢油的装置所使用的原材料价格便宜，制备过程特别简便快捷；吸附的溢油能够通过简单的挤压过程回收；该装置对水面溢油吸附量大、分离率高，并可重复使用。
文档编号B01D17/022GK102979066SQ201210564330
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年12月24日
发明者王法军, 雷胜, 余石金, 韦莺 申请人:南昌航空大学