专利名称：用于治理水域油污的TiO<sub>2</sub>/磁性膨胀石墨及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于水域油污的吸附治理、降解的Ti02/磁性膨胀石墨及其制备方法。
背景技术：
在现代社会，石油作为能源占有极其重要的地位。但是，在石油的开采、加工、运输与 使用过程中，有相当数量的石油泄漏、废弃于江河与海洋水域中，对环境造成极大的威胁， 治理水域石油污染成为了当务之急。然而，清除水域油污染是非常困难的，目前国际上石油 污染的治理有化学方法和物理方法，但效果均不理想。
化学方法按污染情况，采用乳化分散、集油或凝油方法治理。对厚度小于1毫米的油 膜，采用化学消油剂清理水体油污染是有效的。然而化学清理方法消耗大量的药品，还可能 产生二次污染。
物理方法包括围油栏、清污船与附属回收装置及吸油材料。这些方法随海况和气象条 件的变化，回收能力变化较大，当工作条件恶劣时，由于海流的运动、海浪的动荡起伏，使 得水体表面的油污易于随波逐流，扩大污染面积。
且以上方法对于粘附于建筑物或礁石等固体物质表面的油污染无效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于可治理水域油污的Ti02/磁性膨胀石墨及其制备方法。 将Ti02/磁性膨胀石墨撒布于水域油污物表面后，Ti02/磁性膨胀石墨大量吸附油污形成
Ti02/磁性膨胀石墨-油污混合体系。在磁性回收装置作用下，Ti02/磁性膨胀石墨-油液混合
体系绝大部分得以回收利用，残余的少量油污及粘覆于滩涂、岩石、建筑等固体物表面的油
污在Ti02/磁性膨胀石墨作用下，经自然光催化快速降解为二氧化碳、水和无机酸，从而达到
水域油污控制、治理目的。
为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是
一种Ti02/磁性膨胀石墨，膨胀石墨具有孔结构，且其表面沉积有铁氧体、纳米Ti02 形成包覆Ti02的磁性膨胀石墨。所述的膨胀石墨、铁氧体、Ti02的质量比为l: 1 5: 0.5~0.1。
铁氧体是指尖晶石型铁氧体与六角晶系磁铅石型铁氧体(镍、钴、锰、钡、锶、锌 及以上各元素复合掺杂得到的铁氧体)。
一种7102/磁性膨胀石墨的制备方法，以膨胀石墨作为载体，在膨胀石墨表面依次包覆铁 氧体、纳米Ti02制备TiCV磁性膨胀石墨。
在膨胀石墨表面包覆铁氧体的方法为共沉淀法、溶胶-凝胶法。 在膨胀石墨表面包覆纳米Ti02的方法为溶胶-凝胶法。
由于采用了上述方案，本发明具有以下特点膨胀石墨对水中油类具有良好的吸附能力， 对水面浮油和化学污染物比聚氨酯和活性炭具有更优良的吸附性能；纳米Ti02具有光催化氧 化作用，可在自然光下把有机污染物完全降解为二氧化碳、水和无机酸。而且本发明中的Ti02、 铁氧体、膨胀石墨均为无机物，不会对环境造成二次污染。磁性膨胀石墨被吸附、收集后， 其磁性特性并无变化，经适当处理后仍可再次使用，采用磁性吸附材料治理水环境的油污染 还可实现可持续发展。
具体实施例方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1:采用柠檬酸凝胶溶胶方法制备Ti02/磁性膨胀石墨
1. 用柠檬酸络合硝酸铁、硝酸钡制得前驱体按化学计量比Ba(N03)2: Fe(N03)3:柠檬
酸=1: 12: 19称取原料，加入蒸馏水溶解，滴入氨水调节溶液PH值为7;
2. 前驱体中加入膨胀石墨，膨胀石墨和铁氧体质量比为1: 1
3. 溶液置于卯t:水浴中搅拌4 5h，至液体为粘稠的胶体状；
4. 所制备溶胶置于烘箱12(TC4h，得到干燥凝胶；
5. 凝胶置于马弗炉内以60'C/h升温速率加热至85(rC,保温2h后自然冷却制得磁性膨
胀石墨o
6. 量取6ml钛酸四丁酯，依次加入24ml异丙醇、lml硝酸，室温下磁力搅拌15 min， 加入1.0g制得的磁性膨胀石墨，然后缓慢加入0.8 1 ml蒸馏水继续搅拌10min后，得到凝胶。
7. 将得到的胶体在80'C、 0.06 MPa下真空恒温干燥24 h，使凝胶中的异丙醇缓慢挥发 干净，在马弗炉中24(TC焙烧4h，制得Ti(V磁性膨胀石墨。
实施例2:采用共沉淀法制备Ti02/磁性膨胀石墨 1.分别配制FeCl3'6H20、 FeCl2'4H20、 NaOH溶液；2. 将配制的FeCl3'6H20、 FeCl2'4H20溶液倒入NaOH溶液中，加入膨胀石墨，膨胀石墨 和Fe304质量比为l: 5，在8(TC左右的温度下均匀搅拌至反应完成；
3. 用HC1进行中和，Fe3(D4沉淀包裹在膨胀石墨表面；
4. 将得到的生成物用水清洗、离心机分离、真空干燥，制得磁性膨胀石墨。
5. 将10ml钛酸四丁酯缓慢加入40ml无水乙醇中搅拌30min为A液，取80ml无水乙醇 加入30ml去离子水、15ml冰醋酸混合均匀后为B液。将B液滴入A液中、搅拌，用浓HN03 调节溶液的pH值保持在2 3之间。经过l 2h后得到Ti02溶胶。
6. 将(4)制得的磁性膨胀石墨1.0g加入50mlTi(V溶胶中浸泡30min,取出后于80°C 烘干、空气中30(TC煅烧2h制得Ti02/磁性膨胀石墨。
实施例3:采用柠檬酸凝胶溶胶方法制备1102/磁性膨胀石墨
1. 在室温下将20mL钛酸丁酯与60mL无水乙醇混合，不断搅拌30 min待溶液澄清为
A液；
2. 按化学计量比l: 2: 4比例称取硝酸钴、硝酸铁、柠檬酸及5 mL冰醋酸分散在30mL 甲醇中，往其中加入5mL冰醋酸、2 mL水和40 mL无水乙醇的混合溶液，滴入一定量的 浓硝酸调节pH值在0.5-1.0，放置待用为B液；
3. 将B液缓慢滴入A液，并不断搅拌30min，在反应过程中，当液体呈粘稠状时加入 2.0g可膨胀石墨，在3(TC水浴条件下放置2 3d形成凝胶；
4. 凝胶在80"C烘箱中干燥后，将所得干凝胶在马弗炉中快速加热至90(TC制得TiCV 磁性膨胀石墨。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉 本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应 用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技 术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种TiO2/磁性膨胀石墨，其特征在于膨胀石墨具有孔结构，且其表面沉积有铁氧体、纳米TiO2形成包覆TiO2的磁性膨胀石墨。
2、 根据权利要求1所述的Ti02/磁性膨胀石墨，其特征在于所述的膨胀石墨、铁氧体、Ti02的质量比为l: 1 5: 0.5~0.1。
3、 根据权利要求1或2所述的Ti02/磁性膨胀石墨，其特征在于铁氧体为指尖晶石型铁氧体与六角晶系磁铅石型铁氧体。
4、 权利要求1所述的Ti(V磁性膨胀石墨的制备方法，其特征在于以膨胀石墨作为载体，在膨胀石墨表面依次包覆铁氧体、纳米Ti02制备Ti02/磁性膨胀石墨。
5、 根据权利要求4所述的TKV磁性膨胀石墨的制备方法，其特征在于采用共沉淀法、溶胶-凝胶法使铁氧体沉积于膨胀石墨孔结构与表面。
6、 根据权利要求4所述的TiCV磁性膨胀石墨的制备方法，其特征在于采用溶胶-凝胶法使纳米Ti02包覆于膨胀石墨孔结构与表面。
全文摘要
本发明涉及一种用于治理水域油污的TiO<sub>2</sub>/磁性膨胀石墨及其制备方法，其在膨胀石墨表面依次包覆铁氧体、纳米TiO<sub>2</sub>制备TiO<sub>2</sub>/磁性膨胀石墨。将TiO<sub>2</sub>/磁性膨胀石墨撒布于水域油污物表面后，TiO<sub>2</sub>/磁性膨胀石墨大量吸附油污形成TiO<sub>2</sub>/磁性膨胀石墨-油污混合体系。对混合体系施加磁场作用，TiO<sub>2</sub>/磁性膨胀石墨-油液混合体系产生可控运动得以集中回收；水域少量残余污染以及粘附于固体如建筑、礁石表面的污染物在自然光作用下快速降解为二氧化碳、水和无机酸，从而达到水域油污染控制、治理目的。本发明中的TiO<sub>2</sub>、铁氧体、膨胀石墨均为无机物，不会对环境造成二次污染。磁性膨胀石墨被吸附、收集后，其磁性特性并无变化，经适当处理后仍可再次使用。
文档编号H01F1/01GK101546641SQ200910050130
公开日2009年9月30日 申请日期2009年4月28日 优先权日2009年4月28日
发明者雄 张, 张晏清 申请人:同济大学