一种全生物质海泡石气凝胶的制备方法及其在油水分离中的应用

本发明属于超疏水材料，具体涉及一种全生物质海泡石气凝胶的制备方法及其在油水分离中的应用。

背景技术：

1、随着社会的快速发展，水污染已成为目前最严重的环境问题之一，这不仅对水下生态环境构成巨大威胁，也会严重影响生态系统和人类健康，因而引起了社会的广泛关注。目前，油/有机溶剂是主要的水污染物之一，而这源于油/有机溶剂泄漏和丰富的工业废水排放。但响应方法，如原位燃烧、生物修复和氧化降解等，存在成本高、有效分离和选择性差等缺点，严重限制了其广泛的实际应用。因此，开发一种成本效益高、环境友好型的污水修复技术已成为人们关注的焦点。

2、zhai等人将购得的疏水性sio2与sep颗粒混合后，用粘接剂pdms将其固定在海绵上，得到对油水混合物分离效率大于99.85％的超疏水性海绵。由于吸附法具有成本低、操作简单、效率高、节省时间等优点，是最受公众关注的策略之一。而近年来，由于气凝胶这种三维材料，具有密度低、成本低、表面积大、易于加工、可回收性高等优点引起了广泛关注，特别是壳聚糖气凝胶，壳聚糖有丰富的含氧官能团、且生物降解性和无毒性，作为水修复的潜在候选材料已被广泛研究。本发明对气凝胶进行修饰，使其能够选择性地吸收油或水，从而实现油水分离。

技术实现思路

1、本发明采用非氟化涂层技术制备了多功能气凝胶，以壳聚糖作为载体用来支撑海泡石，聚二甲基硅氧烷进行疏水化处理，得到的气凝胶对油具有较高的吸附能力。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种全生物质海泡石气凝胶，其制备方法包括如下步骤：

4、1)将壳聚糖cs加入到去离子水中，逐渐加入乙酸溶液，在加热条件下不断搅拌，得到高粘性溶液；

5、2)向高粘性溶液中加入海泡石sep，剧烈搅拌直至形成均质溶液，冷冻干燥，得到sep/cs气凝胶；

6、3)取疏水材料，加入固化剂，溶于有机溶剂中，搅拌得到均匀悬浮液，将sep/cs气凝胶浸入悬浮液中，然后将混合体系真空干燥，得到全生物质海泡石气凝胶pdms@sep/cs。

7、进一步的，上述制备方法，步骤1)中，按体积比，去离子水:乙酸＝50:1。

8、进一步的，上述制备方法，步骤1)中，在60℃下加热不断搅拌2h。

9、进一步的，上述制备方法，按质量比，壳聚糖:海泡石＝3～10:1。

10、进一步的，上述制备方法，步骤3)中，所述疏水材料选自聚二甲基硅氧烷。

11、进一步的，上述制备方法，步骤3)中，所述固化剂是二苯基氨基甲酸丁酯。

12、进一步的，上述制备方法，步骤3)中，所述有机溶剂是正己烷。

13、上述任意一项制备的全生物质海泡石气凝胶作为吸附剂在油水分离中的应用。

14、进一步的，上述的应用，方法如下：在油水混合物中加入全生物质海泡石气凝胶，静置吸附。

15、更进一步的，上述的应用，所述油包括正己烷、n、n-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯、机油、花生油或橄榄油。

16、本发明的有益效果是：

17、1、本发明的pdms@sep/cs与纯壳聚糖气凝胶相比，具有更高的比表面积，在吸附过程中提供更多的活性位点，并且冷冻干燥后材料内部孔体积更大更有利于吸附。

18、2、本发明的pdms@sep/cs可油水分离并且在强酸强盐等恶劣环境中仍然具有优异的吸附效果。

19、3、本发明的pdms@sep/cs具有优异的机械强度和化学稳定性，可实现循环多次的油水分离实验。这种多功能性气凝胶为复杂恶劣水环境中去除油、重金属离子和其他新型污染物提供了新策略。

20、4、本发明使用的超疏水改性剂是不含氟的环保试剂，整个制备方法非常简单，不需要使用昂贵的试剂、设备以及苛刻的实验条件，原料绿色环保，生产成本低，合成的材料稳定性好、分离效率高、循环性能强，解决了现有制备超疏水材料的方法存在生产成本高的问题。

技术特征：

1.一种全生物质海泡石气凝胶，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种全生物质海泡石气凝胶，其特征在于，步骤1)中，按体积比，去离子水:乙酸＝50:1。

3.根据权利要求1所述的一种全生物质海泡石气凝胶，其特征在于，步骤1)中，在60℃下加热不断搅拌2h。

4.根据权利要求1所述的一种全生物质海泡石气凝胶，其特征在于，按质量比，壳聚糖:海泡石＝3～10:1。

5.根据权利要求1所述的一种全生物质海泡石气凝胶，其特征在于，步骤3)中，所述疏水材料选自聚二甲基硅氧烷。

6.根据权利要求1所述的一种全生物质海泡石气凝胶，其特征在于，步骤3)中，所述固化剂是二苯基氨基甲酸丁酯。

7.根据权利要求1所述的一种全生物质海泡石气凝胶，其特征在于，步骤3)中，所述有机溶剂是正己烷。

8.权利要求1-7中任意一项所述的全生物质海泡石气凝胶作为吸附剂在油水分离中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，方法如下：在油水混合物中加入全生物质海泡石气凝胶，静置吸附。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述油包括正己烷、n、n-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯、机油、花生油或橄榄油。

技术总结本发明属于超疏水材料技术领域，具体涉及一种全生物质海泡石气凝胶的制备方法及其在油水分离中的应用。本发明采用非氟化涂层技术制备了多功能气凝胶，由聚二甲基硅氧烷、海泡石和壳聚糖为原料制备了吸附剂，其中壳聚糖作为支撑骨架，海泡石赋予气凝胶良好吸附性能，PDMS给予气凝胶化学稳定的超疏水性，使气凝胶对油具有较高的吸附能力。另外，它还具有优异的机械强度和化学稳定性，可实现多次循环油水分离的实验。技术研发人员：许旭,刘俣池,张蕾受保护的技术使用者：辽宁大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14