一种基于农业废弃物制备水面浮油吸附剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及农业废弃物治理技术领域，特别涉及一种基于农业废弃物制备水面浮油吸附剂及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，石油污染和城市化进程日益严重，海上溢油及含油废水严重威胁水体与人类安全，为了解决这些漏油问题，燃烧、化学降解、吸附材料、分离材料等多种方法用于解决此类问题，其中吸附材料是去除含油废水的有效方法之一。目前吸附材料多集中于工业合成，如海绵等多孔材料，然而此类工业材料在实际应用中仍有局限性，例如合成的多数材料具有双亲性质，能够吸附有机污染物与水，不能选择性的吸附水面浮油，从而限制了材料的有效吸附率，此外工业合成的多孔材料具有难降解性，可能会为环境带来二次污染。


技术实现要素：

3.为了克服现有水面有机污染及海面溢油问题，利用材料合成工艺制备出高吸附性能的吸附剂，解决现有制备方法中合成工艺复杂费时、成本高，且不易降解的技术问题，提供一种基于农业废弃物制备水面浮油吸附剂及其制备方法，工艺简单、基材可降解、具有高吸附性能与可重复利用性能且成本低的特点。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
5.一种基于农业废弃物制备水面浮油吸附剂，由具有吸附性质的农业废弃物及表面疏水涂层组成。
6.一种基于农业废弃物制备水面浮油吸附剂的制备方法，包括以下步骤；
7.1)农业废弃物预处理；
8.向干燥、粉碎后的农业废弃物中加入碱性溶液，搅拌，漂洗，收集固体，得羟基化的农业废弃物；
9.2)改性液配制
10.在搅拌条件下，将疏水硅烷偶联剂滴入无水有机溶剂中，持续搅拌，得改性液；
11.3)羟基化的农业废弃物浸涂
12.在搅拌条件下，将步骤1)所得羟基化的农业废弃物加入步骤2)配制好的改性液中，持续搅拌，过滤，漂洗，收集固体，干燥，即得水面浮油吸附剂。
13.进一步的；所述步骤1)中，向干燥、粉碎后的农业废弃物中加入ph为9
‑
12 的碱性溶液，碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾；农业废弃物为秸秆、菜籽粕、废弃木材或白刺籽粕的一种或几种组合；
14.在10
‑
30℃下搅拌5
‑
20min，使用中速滤纸进行过滤，用纯水与无水乙醇清洗，收集固体，得羟基化的农业废弃物。
15.进一步的；所述步骤1)中碱性溶液与固体废弃物之间的比例为1:20。
16.进一步的；所述步骤2)中，在搅拌条件下，将硅烷偶联剂滴入无水溶剂中，在10
‑
30
℃下持续搅拌5
‑
20min，得改性液；
17.所述改性液中，硅烷偶联剂含量为0.5
‑
2wt％、所述改性剂为聚二甲基硅氧烷(pdms)；
18.所述无水溶剂为甲苯、环己烷、无水乙醇、乙酸乙酯中的一种或者几种组合。
19.进一步的；所述步骤3)中，在搅拌条件下，将步骤1)所得羟基化的农业废弃物粕加入步骤2)配制好的改性液中至完全浸没，在10
‑
30℃下持续搅拌5
‑
20 min，使用中速滤纸进行过滤，、用纯水及无水乙醇漂洗，收集固体，10
‑
30℃下干燥，即得水面浮油吸附剂。
20.进一步的；所述干燥条件为1
‑
30℃。
21.本发明的有益效果：
22.本发明提供的水面浮油吸附剂，利用简单的改性工艺制备出具有疏水性的仅吸附油性物质的吸附剂，本发明使用天然农业废弃物作为基材，将废弃物进行资源回收再利用，使得基材易得，降低成本，且材料可以较为快速降解，表现出较好的环境友好性能。
具体实施方式
23.下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
24.实施例1
25.将晾干、粉碎后的菜籽粕粉末加入ph为10的氢氧化钠溶液，经过搅拌，漂洗等过程，收集菜籽粕粉末，得羟基化的菜籽粕粉末；在搅拌条件下，将 1wt％pdms滴入乙酸乙酯中，在15℃下持续搅拌15min，得改性液；在搅拌条件下，将所得预处理后的菜籽粕粉末加入配制好的改性液中至完全淹没，在20℃下持续搅拌10min，过滤、用纯水及无水乙醇漂洗，收集固体，25℃下干燥。
26.实施例2
27.将晾干、粉碎后的菜籽粕粉末加入ph为11的氢氧化钾溶液，经过搅拌，漂洗等过程，收集菜籽粕粉末，得羟基化的菜籽粕粉末；在搅拌条件下，将 2wt％pdms滴入乙酸乙酯中，在15℃下持续搅拌15min，得改性液；在搅拌条件下，将所得预处理后的菜籽粕粉末加入配制好的改性液中至完全淹没，在20℃下持续搅拌15min，过滤、用纯水及无水乙醇漂洗，收集固体，25℃下干燥。
28.实施例3
29.将晾干、粉碎后的秸秆粉末加入ph为10的氢氧化钠溶液，经过搅拌，漂洗等过程，收集菜籽粕粉末，得羟基化的菜籽粕粉末；在搅拌条件下，将1wt％pdms 滴入乙酸乙酯中，在15℃下持续搅拌15min，得改性液；在搅拌条件下，将所得预处理后的菜籽粕粉末加入配制好的改性液中至完全淹没，在20℃下持续搅拌10min，过滤、用纯水及无水乙醇漂洗，收集固体，25℃下干燥。
30.实施例4
31.将晾干、粉碎后的秸秆粉末加入ph为11的氢氧化钾溶液，经过搅拌，漂洗等过程，收集菜籽粕粉末，得羟基化的菜籽粕粉末；在搅拌条件下，将1.5 wt％pdms滴入乙酸乙酯中，在15℃下持续搅拌15min，得改性液；在搅拌条件下，将所得预处理后的菜籽粕粉末加入配制好的改性液中至完全淹没，在20℃下持续搅拌15min，过滤、用纯水及无水乙醇漂洗，收集固体，25℃下干燥。
32.本发明的疏水性使得吸附材料仅吸附有机溶剂而不吸附水，从而提高了材料的有效吸附率。此外可降解性避免了材料在使用过后带来的二次环境污染问题。
33.天然的农业废弃物由于其多为纤维素、木质素、半纤维素组成，因此其具有良好的可降解性能。此外，天然农业废弃物多具有多孔性能，因此其天然具有吸附性能。然而目前的天然农业废弃物在作为吸附剂方面仍具有局限性，例如其双亲性能限制了材料的吸附率。因此将农业废弃物改性为疏水性可以提高材料的吸附有机溶剂性能，从而提高处理水面浮油的效率。
34.实施例1中基于菜籽粕基材制得的水面浮油吸附剂的菜籽粕的最初结构，表面较为光滑，然而，在光滑的表面有较多皱纹，这种较为粗糙的结构提供了较高的吸油能力。菜籽粕基材表面涂覆的pdms疏水涂层导致改性后材料的表面形态特征比菜籽粕基材粗糙，这种新型的改性吸附剂结合了农业废弃物的可降解性、吸附性和pdms涂层的优点，有利于提高材料的疏水性/亲油性，使制备的材料具有高有机溶剂吸附特性，从而提高处理含油废水及海面溢油问题。
35.为了了解本发明制得的水面浮油吸附剂的吸附效果，利用实施例1、3制得的水面浮油吸附剂进行了以下测试。
36.实验例1
37.取实施例1制备得到的菜籽粕粉末样品2g，将其放入无纺布袋中后再放入表面含有浮油的废水，直至吸附达到平衡状态后将无纺布袋取出，吸附方程如式(1)所示：
38.q＝(m
t
–
m
i
)/m
i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
39.q为吸附量(g g
‑1)，m
t
为任意时间吸附量，m
i
为平衡吸附量。
40.表1
[0041][0042]
实验例2
[0043]
取实施例3制备得到的秸秆粉末样品2g，将其放入无纺布袋中后再放入表面含有浮油的废水，直至吸附达到平衡状态后将无纺布袋取出，利用式(1)计算吸附量与吸附率。
[0044]
表2
[0045][0046]
实验结果表明，改性农业废弃物水面浮油吸附剂对于处理水面浮油污染问题效果
良好。
[0047]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述各实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。