一种改性棉花吸附材料及其制备方法与应用与流程

本发明涉及吸附材料，具体涉及一种改性棉花吸附材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着世界经济的发展，石油工业和运输业也飞速发展，各类油类污染事故也频繁发生。首先，油类污染会对海洋的生态环境造成巨大危害，漂浮的油膜会降低海水的溶解氧含量，严重影响水生植物的光合作用，造成海洋生物大量死亡，影响生物多样性，油类污染的水环境对海洋鱼类的产卵繁殖有非常大的影响。其次，油类污染还会对人体健康造成影响，有毒有害物质可以通过呼吸、饮食、皮肤接触等以及食物链方式进入人体，危害人体健康。此外，油类污染会造成巨大的资源浪费和经济损失。油类污染除了对环境造成影响和破坏，还通常伴随着资源的极大浪费，一次重大的石油泄漏事故往往会造成成千上万桶原油的浪费；同时油类污染的治理费用也非常昂贵。

2、油类污染的处理方式包括化学法、生物修复法、吸附法等。其中，化学法是加入一些能改变浮油性质的化学处理剂，使浮油更容易被微生物降解或者直接收集。化学处理剂的优势在于实施方便，去除速度快，受环境影响小，但是其本身可能含有毒性，因此使用时存在着二次污染的可能性。生物修复法是指利用微生物将溢油降解为无毒化合物并积累菌体的组成部分而达到去油目的的方法，但生物修复法处理时间较久，并且受微生物种类、环境温度及ph值等诸多因素影响，因此适用范围较小。吸附法包括采用无机吸油材料或有机合成吸油材料实现对油类的吸附效果。无机吸油材料多为粉状和粒状产品，其吸油量小(一般为5～20g/g)、浮力和保油性差。有机合成高吸油树脂虽然具有很强的亲油疏水性，可吸附浮于水面的油类物质。天然纤维吸油材料是一类以天然植物类纤维为基质的吸油材料，如稻草、秸秆、棉花、木屑及甘蔗渣等。天然纤维材料可利用纤维自身的孔隙，通过表面和内部毛细管作用快速高效地吸收油类。然而，由于纤维素中羟基较多，亲水性较强，影响了其最大吸油量、油水选择性和保油性能。为此，本发明提供一种改性棉花吸附材料及其制备方法与应用。

技术实现思路

1、本发明提供了一种改性棉花吸附材料及其制备方法与应用，有效解决了棉花纤维素由于羟基较多，亲水性强，影响棉花最大吸油量、油水选择性和保油性的技术问题，同时提供一种环保、高效且重复利用率高的改性棉花吸附材料。

2、本发明提供了一种改性棉花吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3、s1，棉花于无水乙醇溶液中40khz超声清洗5min，洗净，得到预处理棉花；

4、s2，将s1的预处理棉花浸于naoh溶液中，恒温水浴，洗净烘干，得到碱处理棉花；

5、s3，将s2的碱处理棉花浸于无水乙醇、naoh溶液和乙烯基三乙氧基硅烷的混合溶液中，超声，烘干，得到改性棉花吸附材料。

6、优选的，s3中，所述naoh溶液的浓度为1～1.5mol/l。

7、优选的，s3中，所述碱处理棉花与无水乙醇、naoh溶液和乙烯基三乙氧基硅烷的料液比为1g:20～30ml:1～3ml:0.6～1.4ml。

8、优选的，s4中，所述改性棉花吸附材料的比容为13.33～20.00cm3/g。

9、优选的，s3中，所述超声频率为40khz，超声输入功率为1000w，超声时间为30min。

10、优选的，s2中，所述naoh溶液的质量浓度为3％～5％。

11、优选的，s2中，所述预处理棉花与naoh溶液的料液比为1g:100ml。

12、优选的，s2中，所述恒温水浴是于80℃恒温处理2～4h。

13、本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的改性棉花吸附材料。

14、本发明还提供了一种上述改性棉花吸附材料在油类有机污染物吸附方面的应用。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

16、(1)本发明以棉花为吸附材料，经无水乙醇超声预处理，采用氢氧化钠进行碱改性，再于无水乙醇、naoh溶液和乙烯基三乙氧基硅烷的混合溶液对棉花进行疏水改性，乙烯基三乙氧基硅烷进行表面改性处理时，由于硅烷在水溶液中自身硅烷化反应，形成具有一定聚合结构的聚硅氧烷，羟基(—oh)基团把聚合后的硅烷成功接枝在棉花表面，从而大量减少了裸露的亲水基团的数量，而聚硅氧烷表面的疏水基团乙烯基(—ch＝ch2)增加了亲有机物(油类物质)的特性；本发明改性棉花吸附材料对泄漏于水体中的油类物质进行吸附时，接触到水后会首先在材料表面形成一层疏水膜，阻止水的吸收，而在接触到油类物质时，由于材料表现为亲油特性，故可对水体中的油类物质进行有效吸附。

17、(2)将本发明制备的改性棉花吸附材料分别应用于吸附食用油及二甲基硅油，实施例3得到的改性棉花吸附材料对食用油和二甲基硅油的吸油量分别可达29.11g/g和29.32g/g，对于食用油和二甲基硅油的保油率分别高可达89.59％和87.18％。

18、(3)本发明提供的改性棉花吸附材料有效避免了现有技术中采用化学处理剂产生二次污染；生物修复法处理时间久且适用范围小；无机吸油材料吸油量小，效率低；有机合成高吸油树脂难以被自然生物降解，产生环境污染的技术问题。

技术特征：

1.一种改性棉花吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s3中，所述naoh溶液的浓度为1～1.5mol/l。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s3中，所述碱处理棉花与无水乙醇、naoh溶液和乙烯基三乙氧基硅烷的用量比为1g:20～30ml:1～3ml:0.6～1.4ml。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s4中，所述改性棉花吸附材料的比容为13.33～20.00cm3/g。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s3中，所述超声频率为40khz，超声输入功率为1000w，超声时间为30min。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2中，所述naoh溶液的质量浓度为3％～5％。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2中，所述预处理棉花与naoh溶液的料液比为1g:100ml。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2中，所述恒温水浴是于80℃恒温处理2～4h。

9.一种权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的改性棉花吸附材料。

10.一种权利要求9所述的改性棉花吸附材料在油类有机污染物吸附方面的应用。

技术总结
本发明公开了一种改性棉花吸附材料及其制备方法与应用，属于吸附材料技术领域，本发明以棉花为吸附材料，经无水乙醇超声预处理，采用氢氧化钠进行碱改性，再于无水乙醇、NaOH溶液和乙烯基三乙氧基硅烷的混合溶液对棉花进行疏水改性，乙烯基三乙氧基硅烷进行表面改性处理时，由于硅烷在水溶液中自身硅烷化反应，形成具有一定聚合结构的聚硅氧烷，羟基(—OH)基团把聚合后的硅烷成功接枝在秸秆表面，从而大量减少了裸露的亲水基团的数量，而聚硅氧烷表面的疏水基团乙烯基(—CH＝CH<subgt;2</subgt;)增加了亲有机物的特性。

技术研发人员：孙子豪,陈思莉,常莎,邴永鑫,张晓文
受保护的技术使用者：生态环境部华南环境科学研究所（生态环境部生态环境应急研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15