CN106944012A - 一种高性能秸秆纤维吸油材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种高性能秸秆纤维吸油材料及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106944012A
CN106944012A CN201710275228.5A CN201710275228A CN106944012A CN 106944012 A CN106944012 A CN 106944012A CN 201710275228 A CN201710275228 A CN 201710275228A CN 106944012 A CN106944012 A CN 106944012A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stalk
oil absorption
absorption material
water
oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710275228.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106944012B (zh
Inventor
刘昌见
储胜利
王磊
栾国华
孙文勇
石明杰
李娜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Petroleum Beijing
China National Petroleum Corp
Original Assignee
China University of Petroleum Beijing
China National Petroleum Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Petroleum Beijing, China National Petroleum Corp filed Critical China University of Petroleum Beijing
Priority to CN201710275228.5A priority Critical patent/CN106944012B/zh
Publication of CN106944012A publication Critical patent/CN106944012A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106944012B publication Critical patent/CN106944012B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/286—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using natural organic sorbents or derivatives thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
    • B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
    • B01J2220/4825—Polysaccharides or cellulose materials, e.g. starch, chitin, sawdust, wood, straw, cotton

Abstract

本发明提供了一种高性能秸秆纤维吸油材料及其制备方法与应用，该秸秆纤维吸油材料是以秸秆为原料，经水热预处理和疏水剂浸渍改性后制备得到的，其中，以所述秸秆纤维吸油材料的总重量为100％计，其包含0.5‑10wt％的疏水剂。本发明还提供了该高性能秸秆纤维吸油材料的制备方法及其在水体溢油污染处理中的应用。本发明利用价廉、易得的天然植物纤维‑秸秆为原料，通过简单的水热预处理和疏水改性方法制备得到吸油材料，与化学合成吸油材料相比，本发明所提供的吸油材料成本低廉，且可生物降解，吸油性能优良。

Description

一种高性能秸秆纤维吸油材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种高性能秸秆纤维吸油材料及其制备方法与应用，属于环境保护中水体溢油污染处理以及新材料应用技术领域。
背景技术
近年来，随着石油工业的发展，石油及其产品的使用日益增加，然而在其开采、炼制、贮运和使用过程中因各种事故原因进入海洋、江河、湖泊等水体环境会造成水体的严重污染，对生态环境和人们的生活健康构成了重大的威胁。这些溢油形成油膜覆盖在水面上，不但浪费了珍贵的石油资源，还会阻隔水气交换的过程，影响到生物链循环，破坏水体的生态平衡，对水体生物造成严重的危害。若不及时处理，会对我们的生态环境以及人类健康带来重大的危害。
目前，本领域处理溢油的方法主要有：
(1)物理方法，如重力分离、过滤、吸附等；
(2)化学方法，如化学分散、燃烧等；
(3)生物方法，如微生物降解等。
而目前多采用吸附法，吸附法体现了高效、经济等优势。采用的吸附剂主要有化学合成、天然无机、天然有机三大类。其中，化学合成吸油材料主要有聚丙烯纤维、聚氨脂泡沫和烷基乙烯聚合物，其也是目前使用最广的吸油材料，在国外的市场销售量中所占的份额最大。化学合成吸油材料具有是良好亲油疏水性、吸油速度快，吸油倍率较高，缺点是受压仍会漏油，难以生物降解且价格昂贵；天然无机吸油材料包括活性炭、沸石、粘土、珍珠岩、蛭石、石墨和硅凝胶等，这类吸油材料吸油能力低、油水选择性差、可浮性差、难以处置。天然有机吸油材料包括麦杆、稻草、灯心草、棕、麻、稻壳、棉纤维、树皮和泥炭沼等，这类吸油材料价廉、易得、安全、可生物降解性、吸油速度快，但是油水选择性差、吸油能力低，所以天然有机吸油材料的改性研究成为热点。
目前，国外对吸油材料研究开发取得了许多的成果。美国专利US6030536公开了一种以二氧化钛粒子分散泄露油污的方法。美国专利US4563407先用有机溶剂使交联的含氟乙烯基苯的共聚物溶胀，然后用醋酸催化进行交联反应制得合成吸油树脂。美国专利US5352780、US5114593、US4969774、US4959154、US3902998、US3617564分别公开了利用未改性的天然材质包括纤维素碎片、绞碎的水生莲花纤维、谷类发泡制品、木屑、米糠以及玉米穗作为天然有机吸油材料对水上以及陆上溢油进行吸附处理的方法。
国内也有许多单位对吸油材料的制备进行了研究，清华大学、复旦大学、浙江大学、大连工业大学、天津工业大学等对于高性能的吸油材料进行了研究，也申请了专利：CN102702563A、CN1324876A、CN1884322A、CN102344531A、CN104211854A以及CN1442438A，都是利用悬浮聚合或乳液聚合来制成高吸油树脂。如CN1442438A公开了以丙烯酸酯为单体，通过自由基悬浮聚合制备的高吸油树脂，其最大吸附倍率为37g/g。CN101244379A公开了一种以泥炭为原料来制成天然无机吸油材料的方法。CN1792834A公开了一种利用天然羽绒进行加工制成吸油材料的方法。CN102350310A公开了一种利用玉米秸秆在200-300℃炭化1-3小时制备吸油材料的方法。CN101565487A公开了利用纯纤维素与丙烯酸烷基酯接枝共聚制备吸油材料的方法。
CN1375347A公开了一种纤维吸油剂的制备方法，其是将秸秆直接进行酸酐改性制备而成，其吸油倍率达到20-30倍，但是吸油速率较低。CN103143326A公开了一种纤维基吸油材料，首先采用氢氧化钠、次氯酸钠对玉米秸秆进行预处理提取其中的纤维素，然后采用乙酸酐对其进行疏水改性，制备得到的吸油材料吸油倍率可达60倍以上，其制备方法过程简单，易回收，但是循环使用性能不高，制备过程有污染。CN102872811A公开了一种改性农业秸秆制备水体溢油吸附剂制备方法，其利用氢氧化钠溶液和纤维素酶处理改性。CN103145921A公开了以加拿大一枝黄花为原料经碱-乙醇处理-甲基丙烯酸脂类节枝共聚改性制备吸油剂的方法。CN101565488A公开了一种纤维素基吸油材料的制备方法，其将植物纤维素20倍的18％氢氧化钠溶液处理，然后与甲基丙烯酸丁脂节枝共聚改性处理得到吸油材料。CN102604134A公开了一种纤维素基吸水吸油薄膜的制备方法，其是将木质纤维素先经乙二胺水溶液处理，再经氢氧化钠-尿素溶液处理，再与N,N-亚甲基双丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲脂反应，经刮膜制备吸油薄膜。
CN101394926A公开了一种疏水的吸油材料及其生产方法及用途，其将白垩与棕榈酸、油酸等进行疏水改性应用于从水中吸附分离油。CN1101927A公开了一种吸油材料，其是棉绒与热熔性纤维等制成的多孔性材料，浸渍脂肪酸聚合树脂和氧化石蜡等疏水剂而制备成的吸油材料。
天然有机吸油材料具有丰富的多孔结构、低价、易得、安全且可生物降解，缺点是饱和吸油能力相对低、油水选择性差。因此采用天然有机材料作为吸油材料必须经过改性以提高其疏水亲油性能。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高性能秸秆纤维吸油材料。
本发明的目的还在于提供上述高性能秸秆纤维吸油材料的制备方法。
本发明的目的还在于提供上述高性能秸秆纤维吸油材料在水体溢油污染处理中的应用。
为达到上述目的，一方面，本发明提供一种高性能秸秆纤维吸油材料，其是以秸秆为原料，经水热预处理和疏水剂浸渍改性后制备得到的，其中，以所述秸秆纤维吸油材料的总重量为100％计，其包含0.5-10wt％的疏水剂。
根据本发明具体的实施方案，在所述的秸秆纤维吸油材料中，优选地，其包含0.5-5wt％的疏水剂。
在所述的秸秆纤维吸油材料中，优选地，该吸油材料是以秸秆为原料在180-240℃的液态水中预处理10-60min后，于25-100℃下在疏水剂溶液中浸渍10-120min得到的；
其中，所述秸秆与水的固液质量比为1:10-1:40；
经预处理后的原料与所述疏水剂溶液的质量比为1:10-1:100。
在所述的秸秆纤维吸油材料中，优选地，以疏水剂溶液所用溶剂的总体积计，其质量浓度为0.001-0.01g/mL；
所述疏水剂包括石蜡和/或棕榈蜡；
所述溶剂包括四氯化碳、乙酸乙酯、乙醇及甲苯中的一种或者任意两种的组合。
在所述的秸秆纤维吸油材料中，优选地，所述秸秆包括水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、甘蔗秸秆、高粱秸秆及油菜秸秆中的一种或几种的组合。
另一方面，本发明还提供了上述秸秆纤维吸油材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)、将秸秆粉末在180-240℃的液态水中预处理10-60min，得到预处理后的秸秆；
(2)、将步骤(1)中得到的预处理后的秸秆于25-100℃下，在疏水剂溶液中浸渍10-120min，得到所述秸秆纤维吸油材料。
根据本发明具体的实施方案，在该制备方法中，优选地，步骤(1)还包括对经预处理后的秸秆进行清洗、快速干燥的操作。
在该制备方法中，优选地，步骤(2)还包括浸渍完成后对浸渍液进行过滤，再对所得滤渣进行快速干燥的操作。
在该制备方法中，优选地，步骤(1)、步骤(2)中所述快速干燥为140-200℃干燥10-60min。
其中，在本发明具体实施方案中，所述快速干燥过程是将浸渍疏水剂后的秸秆粉末进行喷雾干燥、微波干燥或者闪蒸干燥处理。
在该制备方法中，所述秸秆包括水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、甘蔗秸秆、高粱秸秆及油菜秸秆中的一种或几种的组合；
优选地，所述秸秆粉末的粒径为150μm-1cm。在本发明具体实施方式中，本发明所用秸秆需要事先进行清洗、烘干后，再将其粉碎至150μm-1cm粉末。
在该制备方法中，优选地，步骤(1)中所述秸秆与水的固液质量比为1:10-1:40。
在该制备方法中，优选地，以疏水剂溶液所用溶剂的总体积计，其质量浓度为0.001-0.01g/mL；
所述的疏水剂包括石蜡、棕榈蜡中的一种或者两种的组合；
所述溶剂包括四氯化碳、乙酸乙酯、乙醇及甲苯中的一种或者任意两种的组合。
在该制备方法中，优选地，步骤(2)中预处理后的原料与所述疏水剂溶液的质量比为1:10-1:100。
在本发明具体的实施方案中，所述以秸秆为原料，采用水热预处理和疏水剂浸渍改性制备吸油材料的方法，具体按下列步骤进行：
1、疏水剂溶液的制备：将一定量疏水剂放入一定量的溶剂中，控温在25-120℃范围加热溶解，即得一定浓度的疏水剂溶液。
2、秸秆的预处理：将粉碎至150μm-1cm的秸秆粉末，放入高压釜中，控制固液质量比1:10-1:40左右，经180-240℃的水热预处理10-60min后，再对其进行清洗、干燥，得到预处理后的材料。
3、产品的制备：将一定量的预处理之后的秸秆粉末，放入盛有一定量和浓度的疏水剂溶液的烧杯(预处理后的原料与所述疏水剂溶液的质量比为1:10-1:100)中，将烧杯放入25-100℃恒温水浴中加热浸渍处理10-120min，过滤得到含有疏水剂的秸秆，再将该含有疏水剂的秸秆置于恒温鼓风干燥箱中，设定温度为140-200℃干燥10-60min，即得吸油材料。
其中：所述的疏水剂为石蜡、棕榈蜡中的一种或者两种混合物，其质量浓度控制在0.001-0.01g/mL；
所述的溶剂为四氯化碳、乙酸乙酯、乙醇、苯中的一种或者任意两种的混合物。
又一方面，本发明还提供了上述秸秆纤维吸油材料在水体溢油污染处理中的应用。
本发明利用价廉、易得的，且具有较丰富孔道结构的天然植物纤维-秸秆为原料，通过简单的水热预处理和疏水改性方法制备得到吸油材料，与化学合成吸油材料相比，本发明所提供的吸油材料成本低廉，且可生物降解，吸油性能优良。
本发明技术方案具有以下优点：
其一：以价廉、易得的天然有机材料中的秸秆材料为基质，由于秸秆属于天然纤维，其廉价、易得，且具有丰富的孔结构、大的比表面积以及吸附性能良好等优良的吸油性能，所以本发明制备得到的秸秆纤维吸油材料不仅具有天然有机材料的多孔性，比表面积大，密度低，吸油性能高，保油效果好的优点，且其成本低，可生物降解。
其二：利用水热预处理方法对秸秆进行孔结构改性，增大其孔径(采用水热预处理进行扩孔)，改善表面性能。
其三：利用浸渍疏水剂这种物理改性方法对秸秆进行亲油疏水改性，操作简单、成本低、无污染，避免酯化、醚化、接枝共聚等化学改性过程中的复杂工艺流程以及反应试剂的大量消耗，在生产成本和环境保护方面具有显著的竞争优势。
附图说明
图1a为本发明实施例1中水稻秸秆原料和预处理后的水稻秸秆的N2吸附-脱附等温线；
图1b为本发明实施例1中水稻秸秆原料和预处理后的水稻秸秆的孔径分布曲线；
图2a为本发明实施例1中水稻秸秆原料的扫描电镜图(1000×)；
图2b为本发明实施例1中水稻秸秆原料的扫描电镜图(20000×)；
图2c为本发明实施例1中制备得到的水稻秸秆纤维吸油材料的扫描电镜图(2000×)；
图2d为本发明实施例1中制备得到的水稻秸秆纤维吸油材料的扫描电镜图(20000×)；
图3为本发明实施例1中改性前后的水稻秸秆疏水性能的对比图；
图4为本发明实施例1中改性前后的水稻秸秆的红外光谱图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例及说明书附图对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
本发明具体实施方式中所制备得到的秸秆纤维吸油材料的检测及表征方法如下所示：
1、产品吸油倍率与吸水倍率的测试：
吸油倍率、吸水倍率Q是单位质量的吸油材料对特定油品或者水在给定时间内的吸收倍率。
将油品和清水分别装入500mL的干燥玻璃烧杯中。在25℃下将装有吸油材料的30目聚丙烯网做成的容器中放入盛有油品或者水的烧杯中，分别吸附一个小时后。用镊子取出容器，放入不锈钢筛网上沥干5min后称量，同时做空白试验，重复三次，取平均值。
吸油倍率、吸水倍率计算公式如下：
Q＝(m3-m2-m1)/m1 式(1)；
式(1)中：Q为吸油倍率或吸水倍率(g/g)；m1为干燥的吸油材料的质量(g)；m2为容器的质量(g)；m3为吸油或吸水后吸油材料和容器的质量(g)。
2、天然有机吸油材料持油率的测定：
试样经吸油试验后称重，放人装有300mL水的500mL烧杯中，然后振动10min后，取出试样沥干5min后，移走试样。此时，烧杯中含有水以及试样在震荡过程中被冲出来的油。将烧杯中的油水混合物一并倒入分液漏斗中，静置分层，放出分液漏斗中的下层水，称量得到冲出的油的质量。进而知道振荡后试样中的含油量。具体计算公式是：
式(2)中：H为持油率，％；m1为干燥吸油材料的重量(g)；m2为容器的质量(g)；m3为吸油后吸油材料和容器的质量(g)；m4为试样在水中被振荡冲出的油的质量(g)。
3、秸秆纤维吸油材料的表征与分析：
实施例中采用美国ASAP 2020M型全自动比表面及孔径分析仪测定材料的孔径分布。
将秸秆纤维吸油材料利用Quanta 200F型热场发射扫描电子显微镜在加速电压为200KV，分辨率为1.2nm，放大倍率为25-20000下观察其微观结构。
采用美国MAGNA-IR 560E.S.P型傅立叶变换红外光谱仪表征其表面成分，扫描范围为400-4000cm-1。
下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料如无特殊说明，均从商业获得或可以常规方法制备。其中，实施例中所用四氯化碳、乙酸乙酯、棕榈蜡、石蜡等均为工业品。
实施例1
本实施例提供了一种利用乙酸乙酯为溶剂，棕榈蜡为疏水剂对水稻秸秆进行改性处理制得水稻秸秆纤维吸油材料的方法，并且本实施例还对其制备得到的水稻秸秆纤维吸油材料的吸油吸水以及持油性能进行了测试：
其中，水稻秸秆纤维吸油材料的制备方法包括以下步骤：
(1)疏水剂溶液的制备：取0.5g棕榈蜡放入500mL烧杯中，并加入200mL乙酸乙酯，放入80℃的恒温水浴中加热溶解30min，得到质量浓度为0.0025g/ml的疏水剂溶液。
(2)秸秆的预处理：取40g水稻秸秆粉末(850μm-1cm)于高压反应釜中，再加800mL去离子水，将反应釜内温度升至200℃，预处理15min，降温泄压后打开反应釜，过滤、洗涤后得固体滤渣，置于恒温鼓风干燥箱中，80℃下干燥12h得到预处理后的水稻秸秆材料。
(3)取10g预处理后的水稻秸秆纤维放入200mL，80℃的疏水剂溶液中浸渍10min后，用200目不锈钢网过滤得到含有疏水剂的秸秆，随后在150℃的恒温鼓风干燥箱中处理20min，即得所述水稻秸秆纤维吸油材料，其中，以该水稻秸秆纤维吸油材料的总重量为100％计，其包含2.44wt％的疏水剂。
测定本实施例制备得到的秸秆纤维吸油材料在各种油品和水中的吸收倍率如下表1所示：
表1
油品种类 吸油倍率(g/g) 持油率(％)
重油 21.85 98.47
机油 18.92 97.62
柴油 14.37 97.41
汽油 10.41 96.25
水 0.62
从表1中可以看出，本实施例制备得到的水稻秸秆纤维吸油材料对重油的吸油倍率达到20g/g以上，持油率也较高，吸附性能较好。
对水稻秸秆原料及本实施例中经水热预处理后的材料分别进行孔结构的测试与表征，其N2吸附-脱附等温线和孔径分布曲线分别如图1a和图1b所示。从图1a中可以看出，经水热预处理后得到的材料的滞后环变大，说明水热预处理可以显著增加材料的孔隙率；从图1b中可以看出，水稻秸秆原样的孔径集中分布在3.3nm左右，而其经过水热预处理后在22.7nm处有一个较集中的分布，说明水热处理对水稻纤维的扩孔效果显著。
对水稻秸秆原料及本实施例制备得到的水稻秸秆纤维吸油材料分别进行扫描电镜分析，其中，不同放大倍率的扫描电镜图如图2a-图2d所示，从图2a-图2d中可以看出，秸秆原样表面光滑，有一层蜡质存在；经改性处理后得到的秸秆纤维吸油材料表面变得粗糙，表面附有一层疏水剂，这表明疏水剂确实已经负载在秸秆纤维表面。
对水稻秸秆原料及本实施例制备得到的水稻秸秆纤维吸油材料进行疏水性能对比，改性前后的秸秆疏水性能的对比图如图3所示，从图3中可以看出，秸秆原料(图3中左侧图)在水面上放置5分钟后大部分沉入水底，而改性后制备得到的秸秆纤维吸油材料在水面上静置12h后仍漂浮于水面上，这说明本发明制备得到的秸秆纤维吸油材料的疏水性能改善明显。
对水稻秸秆原料、预处理后的水稻秸秆材料及本实施例制备得到的水稻秸秆纤维吸油材料分别进行红外光谱分析，其中，红外光谱谱图如图4所示，从图4中可以看出，改性后得到的秸秆纤维吸油材料出现了2915cm-1、2850cm-1等新的峰，这些峰是浸渍负载棕榈蜡后的一些特征峰；其中，2915cm-1和2850cm-1处峰为棕榈蜡中-CH2和-CH3基团中C-H的反对称伸缩振动峰；1739cm-1处的峰为棕榈蜡酯基中的碳氧双键伸缩振动峰；1461cm-1处的峰为C-H弯曲振动；1162cm-1处的峰可能为棕榈蜡中的C-O-C，C-O以及酯基伸缩振动峰，719cm-1处的峰为C-H变形振动峰。上述这些特征峰的出现都说明了疏水剂已负载于秸秆纤维表面。
实施例2
本实施例提供了一种利用乙酸乙酯为溶剂，石蜡为疏水剂对玉米秸秆进行改性处理制得玉米秸秆纤维吸油材料的方法，并且本实施例还对其制备得到的玉米秸秆纤维吸油材料的吸油吸水以及持油性能进行了测试：
其中，玉米秸秆纤维吸油材料的制备方法包括以下步骤：
(1)疏水剂溶液的制备：取1g石蜡放入500mL烧杯中，并加入300mL乙酸乙酯，放入80℃的恒温水浴中加热溶解30min，得到质量浓度为0.0033g/mL的疏水剂溶液。
(2)秸秆的预处理：取20g玉米秸秆粉末(250μm-850μm)于高压反应釜中，再加800mL去离子水，将反应釜内温度升至180℃，预处理30min，降温泄压后打开反应釜，过滤、洗涤后得固体滤渣，置于恒温鼓风干燥箱中，80℃下干燥12h得到预处理后的玉米秸秆样品。
(3)取10g预处理后的玉米秸秆放入300mL，20℃的疏水剂溶液中浸渍120min后，过滤得到含有疏水剂的秸秆，随后在180℃的恒温鼓风干燥箱中干燥10min，即得玉米秸秆纤维吸油材料，其中，以所述玉米秸秆纤维吸油材料的总重量为100％计，其包含4.76wt％的疏水剂。
测定本实施例制备得到的玉米秸秆纤维吸油材料在各种油品和水中的吸收倍率如下表2所示：
表2
油品种类 吸油倍率(g/g) 持油率(％)
重油 23.27 97.48
机油 19.41 96.11
柴油 15.59 96.03
汽油 11.72 95.08
水 0.51
从表2中可以看出，本实施例制备得到的玉米秸秆纤维吸油材料对重油的吸油倍率达到20g/g以上，持油率也较高，吸水倍率较低，亲油疏水性改善显著。
实施例3
本实施例提供了一种利用四氯化碳为溶剂，棕榈蜡为疏水剂对小麦秸秆进行改性处理制得吸油材料的方法，并且本实施例还对其制备得到的小麦秸秆纤维吸油材料的吸油吸水以及持油性能进行了测试：
(1)疏水剂溶液的制备：取0.8g棕榈蜡放入500mL烧杯中，并加入100mL四氯化碳，放入70℃的恒温水浴中加热溶解20min，得到质量浓度为0.008g/mL的疏水剂溶液。
(2)秸秆的预处理：取30g小麦秸秆粉末(150μm-250μm)于高压反应釜中，再加600mL去离子水，将反应釜内温度升至210℃，预处理15min，降温泄压后打开反应釜，过滤、洗涤后得固体滤渣，置于恒温鼓风干燥箱中，50℃下干燥16h得到预处理后的小麦秸秆样品。
(3)取10g预处理后的小麦秸秆放入100mL，70℃的疏水剂溶液中浸渍30min后，过滤得到含有疏水剂的小麦秸秆，随后在180℃恒温鼓风干燥箱中干燥处理10min，即得所述小麦秸秆纤维吸油材料，其中，以所述小麦秸秆纤维吸油材料的总重量为100％计，其包含3.85wt％的疏水剂。
测定本实施例制备得到的小麦秸秆纤维吸油材料在各种油品和水中的吸收倍率如下表3所示：
表3
从表3中可以看出，本实施例制备得到的小麦秸秆纤维吸油材料对重油的吸油倍率达到20g/g以上，持油率也较高，吸水倍率较低，亲油疏水性改善显著。
实施例4
本实施例提供了一种利用四氯化碳为溶剂，石蜡为疏水剂对甘蔗秸秆进行改性制得秸秆纤维吸油材料的方法，并且本实施例还对其制备得到的甘蔗秸秆纤维吸油材料的吸油吸水以及持油性能进行了测试：
(1)疏水剂溶液的制备：取0.3g石蜡放入500mL烧杯中，并加入200mL四氯化碳，放入60℃的恒温水浴中加热溶解20min，得到质量浓度为0.0015g/mL的疏水剂溶液。
(2)秸秆的预处理：取30g甘蔗秸秆粉末(425μm-1cm)于高压反应釜中，再加800mL去离子水，将反应釜内温度升至190℃，预处理30min，降温泄压后打开反应釜，过滤、洗涤后得固体滤渣，置于恒温鼓风干燥箱中，60℃下干燥16h得到预处理后的甘蔗秸秆样品。
(3)取10g预处理后的甘蔗秸秆放入200mL，60℃的疏水剂溶液中浸渍30min后，过滤得到含有疏水剂的甘蔗秸秆，随后在200℃的恒温鼓风干燥箱中干燥处理5min，即得甘蔗秸秆纤维吸油材料，其中，以所述甘蔗秸秆纤维吸油材料的总重量为100％计，其包含1.48wt％的疏水剂。
测定本实施例制备得到的甘蔗秸秆纤维吸油材料在各种油品和水中的吸收倍率如下表4所示：
表4
从表4中可以看出，本实施例制备得到的甘蔗秸秆纤维吸油材料对重油的吸油倍率达到20g/g以上，持油率也较高，吸水倍率较低，亲油疏水性改善显著。
实施例5
本实施例提供了一种利用乙酸乙酯和苯为溶剂，棕榈蜡为疏水剂对高粱秸秆进行改性制得秸秆纤维吸油材料的方法，并且本实施例还对其制备得到的高粱秸秆纤维吸油材料的吸油吸水以及持油性能进行了测试：
(1)疏水剂溶液的制备：取1g棕榈蜡放入500mL烧杯中，并加入260mL乙酸乙酯和40mL苯，放入60℃的恒温水浴中加热溶解30min，得到质量浓度为0.0033g/mL的疏水剂溶液。
(2)秸秆的预处理：取30g高粱秸秆粉末(425μm-850μm)于高压反应釜中，再加500mL去离子水，将反应釜内温度升至180℃，预处理40min，降温泄压后打开反应釜，过滤、洗涤后得固体滤渣，置于恒温鼓风干燥箱中，80℃下干燥8h得到预处理后的高粱秸秆样品。
(3)取10g预处理后的秸秆放入300mL，60℃的疏水剂溶液中浸渍30min后，过滤得到含有疏水剂的高粱秸秆，在150℃的恒温鼓风干燥箱中干燥处理30min，即得高粱秸秆纤维吸油材料，其中，以所述高粱秸秆纤维吸油材料的总重量为100％计，其包含4.76wt％的疏水剂。
测定本实施例制备得到的高粱秸秆纤维吸油材料在各种油品和水中的吸收倍率如下表5所示：
表5
油品种类 吸油倍率(g/g) 持油率(％)
重油 21.81 97.22
机油 18.57 97.13
柴油 16.49 95.51
汽油 12.28 96.07
水 0.51
从表5中可以看出，本实施例制备得到的高粱秸秆纤维吸油材料对重油的吸油倍率达到20g/g以上，持油率也较高，吸水倍率较低，亲油疏水性改善显著。
实施例6
本实施例提供了一种利用四氯化碳和乙醇为溶剂，石蜡为疏水剂对油菜秸秆进行改性制得秸秆纤维吸油材料的方法，并且本实施例还对其制备得到的油菜秸秆纤维吸油材料的吸油吸水以及持油性能进行了测试：
(1)疏水剂溶液的制备：取0.2g石蜡放入500mL烧杯中，并加入70mL四氯化碳和80mL乙醇，放入70℃的恒温水浴中加热溶解30min，得到质量浓度为0.0013g/mL的疏水剂溶液。
(2)秸秆的预处理：取30g油菜秸秆粉末(850μm-1cm)于高压反应釜中，再加700mL去离子水，将反应釜内温度升至220℃，预处理10min，降温泄压后打开反应釜，过滤、洗涤后得固体滤渣，置于恒温鼓风干燥箱中，90℃下干燥6h得到预处理后的油菜秸秆样品。
(3)取10g预处理后的油菜秸秆放入150mL，70℃的疏水剂溶液中浸渍50min后，过滤得到含有疏水剂的油菜秸秆，在170℃的恒温鼓风干燥箱中干燥处理25min，即得油菜秸秆纤维吸油材料，其中，以所述油菜秸秆纤维吸油材料的总重量为100％计，其包含0.99wt％的疏水剂。
测定本实施例制备得到的油菜秸秆纤维吸油材料在各种油品和水中的吸收倍率如下表6所示：
表6
油品种类 吸油倍率(g/g) 持油率(％)
重油 23.59 97.32
机油 19.41 95.88
柴油 16.72 96.71
汽油 13.57 95.03
水 0.61
从表6中可以看出，本实施例制备得到的油菜秸秆纤维吸油材料对重油的吸油倍率达到20g/g以上，持油率也较高，吸水倍率较低，亲油疏水性改善显著。
实施例7
本实施例提供了一种利用四氯化碳为溶剂，棕榈蜡和石蜡为疏水剂对水稻秸秆进行改性制得秸秆纤维吸油材料的方法，并且本实施例还对其制备得到的水稻秸秆纤维吸油材料的吸油吸水以及持油性能进行了测试：
(1)疏水剂溶液的制备：取0.5g棕榈蜡和0.3g石蜡放入500mL烧杯中，并加入200mL四氯化碳，放入70℃的恒温水浴中加热溶解20min，得到质量浓度为0.004g/mL的疏水剂溶液。
(2)秸秆的预处理：取30g水稻秸秆粉末(150μm-1cm)于高压反应釜中，再加600ml去离子水，将反应釜内温度升至230℃，预处理10min，降温泄压后打开反应釜，过滤、洗涤后得固体滤渣，置于恒温鼓风干燥箱中，90℃下干燥6h得到预处理后的水稻秸秆样品。
(3)取10g预处理后的秸秆放入200mL，70℃的疏水剂溶液中浸渍40min后，过滤得到含有疏水剂的水稻秸秆，在150℃的恒温鼓风干燥箱中干燥处理40min，即得水稻秸秆纤维吸油材料，其中，以所述水稻秸秆纤维吸油材料的总重量为100％计，其包含7.41wt％的疏水剂。
测定本实施例制备得到的水稻秸秆纤维吸油材料在各种油品和水中的吸收倍率如下表7所示：
表7
油品种类 吸油倍率(g/g) 持油率(％)
重油 25.84 98.74
机油 23.72 98.61
柴油 18.95 97.49
汽油 15.78 96.53
水 0.31
从表7中可以看出，本实施例制备得到的水稻秸秆纤维吸油材料对重油的吸油倍率达到20g/g以上，持油率也较高，吸水倍率较低，亲油疏水性改善显著。

Claims (10)

1.一种秸秆纤维吸油材料，其是以秸秆为原料，经水热预处理和疏水剂浸渍改性后制备得到的，其中，以所述秸秆纤维吸油材料的总重量为100％计，其包含0.5-10wt％的疏水剂；
优选地，该秸秆纤维吸油材料包含0.5-5wt％的疏水剂。
2.根据权利要求1所述的秸秆纤维吸油材料，其特征在于，该吸油材料是以秸秆为原料在180-240℃的液态水中预处理10-60min后，于25-100℃下在疏水剂溶液中浸渍10-120min得到的；
其中，所述秸秆与水的固液质量比为1:10-1:40；
经预处理后的原料与所述疏水剂溶液的质量比为1:10-1:100。
3.根据权利要求2所述的秸秆纤维吸油材料，其特征在于，以疏水剂溶液所用溶剂的总体积计，其质量浓度为0.001-0.01g/mL；
所述疏水剂包括石蜡和/或棕榈蜡；
所述溶剂包括四氯化碳、乙酸乙酯、乙醇及甲苯中的一种或者任意两种的组合。
4.根据权利要求1-3任一项所述的秸秆纤维吸油材料，其特征在于，所述秸秆包括水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、甘蔗秸秆、高粱秸秆及油菜秸秆中的一种或几种的组合。
5.权利要求1-4任一项所述的秸秆纤维吸油材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)、将秸秆粉末在180-240℃的液态水中预处理10-60min，得到预处理后的秸秆；
(2)、将步骤(1)中得到的预处理后的秸秆于25-100℃下，在疏水剂溶液中浸渍10-120min，得到所述秸秆纤维吸油材料。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)还包括对经预处理后的秸秆进行清洗、快速干燥的操作。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(2)还包括浸渍完成后对浸渍液进行过滤，再对所得滤渣进行快速干燥的操作。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，步骤(1)、步骤(2)中所述快速干燥为140-200℃干燥10-60min。
9.根据权利要求5-8任一项所述的方法，其特征在于，所述秸秆粉末的粒径为150μm-1cm。
10.权利要求1-4任一项所述的秸秆纤维吸油材料在水体溢油污染处理中的应用。
CN201710275228.5A 2017-04-25 2017-04-25 一种高性能秸秆纤维吸油材料及其制备方法与应用 Expired - Fee Related CN106944012B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710275228.5A CN106944012B (zh) 2017-04-25 2017-04-25 一种高性能秸秆纤维吸油材料及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710275228.5A CN106944012B (zh) 2017-04-25 2017-04-25 一种高性能秸秆纤维吸油材料及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106944012A true CN106944012A (zh) 2017-07-14
CN106944012B CN106944012B (zh) 2019-08-23

Family

ID=59477640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710275228.5A Expired - Fee Related CN106944012B (zh) 2017-04-25 2017-04-25 一种高性能秸秆纤维吸油材料及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106944012B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107456955A (zh) * 2017-09-30 2017-12-12 兰州大学 一种蜡质改性牛角瓜纤维吸油材料及其制备方法
CN107519690A (zh) * 2017-09-12 2017-12-29 仲恺农业工程学院 一种复合秸秆油烟过滤材料的制备方法
CN107988784A (zh) * 2017-11-28 2018-05-04 哈尔滨工业大学 沥青路用玉米秸秆纤维材料的制备方法及其应用
CN108479701A (zh) * 2018-04-13 2018-09-04 同济大学 一种超疏水超亲油碳材料及其制备方法
CN110314657A (zh) * 2019-06-13 2019-10-11 安徽工程大学 一种生物基吸油材料及其应用
CN111135799A (zh) * 2020-01-06 2020-05-12 大连理工大学 一种提高秸秆吸水吸油性的过硫酸盐复合药剂的应用
CN111937675A (zh) * 2020-06-05 2020-11-17 上海市农业科学院 预湿时间判定方法及其系统和农作物秸秆预湿方法
RU2740898C1 (ru) * 2020-04-27 2021-01-21 Аркадий Николаевич Ким Способ получения сорбционного материала

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104624161A (zh) * 2013-11-08 2015-05-20 中国石油天然气集团公司 一种天然有机材料醚化改性制备吸油材料的方法
CN104624162A (zh) * 2013-11-08 2015-05-20 中国石油天然气集团公司 一种以棕纤维为基质改性制备吸油材料的方法
CN104722268A (zh) * 2015-03-20 2015-06-24 浙江科技学院 一种杭白菊秸秆生物炭的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104624161A (zh) * 2013-11-08 2015-05-20 中国石油天然气集团公司 一种天然有机材料醚化改性制备吸油材料的方法
CN104624162A (zh) * 2013-11-08 2015-05-20 中国石油天然气集团公司 一种以棕纤维为基质改性制备吸油材料的方法
CN104722268A (zh) * 2015-03-20 2015-06-24 浙江科技学院 一种杭白菊秸秆生物炭的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴倩芳 等: "水热炭化废弃生物质的研究进展", 《环境污染与防治》 *
李美汐: "秸秆纤维素吸油材料的研究进展", 《化工管理》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107519690A (zh) * 2017-09-12 2017-12-29 仲恺农业工程学院 一种复合秸秆油烟过滤材料的制备方法
CN107456955A (zh) * 2017-09-30 2017-12-12 兰州大学 一种蜡质改性牛角瓜纤维吸油材料及其制备方法
CN107988784A (zh) * 2017-11-28 2018-05-04 哈尔滨工业大学 沥青路用玉米秸秆纤维材料的制备方法及其应用
CN107988784B (zh) * 2017-11-28 2019-09-13 哈尔滨工业大学 沥青路用玉米秸秆纤维材料的制备方法及其应用
CN108479701A (zh) * 2018-04-13 2018-09-04 同济大学 一种超疏水超亲油碳材料及其制备方法
CN110314657A (zh) * 2019-06-13 2019-10-11 安徽工程大学 一种生物基吸油材料及其应用
CN111135799A (zh) * 2020-01-06 2020-05-12 大连理工大学 一种提高秸秆吸水吸油性的过硫酸盐复合药剂的应用
RU2740898C1 (ru) * 2020-04-27 2021-01-21 Аркадий Николаевич Ким Способ получения сорбционного материала
CN111937675A (zh) * 2020-06-05 2020-11-17 上海市农业科学院 预湿时间判定方法及其系统和农作物秸秆预湿方法
CN111937675B (zh) * 2020-06-05 2023-08-29 上海市农业科学院 预湿时间判定方法及其系统和农作物秸秆预湿方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106944012B (zh) 2019-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106944012B (zh) 一种高性能秸秆纤维吸油材料及其制备方法与应用
CN104624162B (zh) 一种以棕纤维为基质改性制备吸油材料的方法
CN105924686B (zh) 一种生物基聚合物气凝胶吸油材料及其制备方法
Deng et al. Polyacrylonitrile-based fiber modified with thiosemicarbazide by microwave irradiation and its adsorption behavior for Cd (II) and Pb (II)
CN105688871B (zh) 一种载纳米粒子发泡颗粒炭除磷吸附剂的制备方法及应用
Nguyen et al. Cellulose aerogel from paper waste for crude oil spill cleaning
Chen et al. Effective removal of methyl orange and rhodamine B from aqueous solution using furfural industrial processing waste: Furfural residue as an eco-friendly biosorbent
CN106637968B (zh) 一种改性天然植物纤维吸油剂、其制备方法与应用
CN103833917B (zh) 一种红麻杆/树脂复合吸油材料及其制备方法
Lv et al. Preparation of an efficient oil-spill adsorbent based on wheat straw
Zhang et al. Synthesis and characterization of porous fibers/polyurethane foam composites for selective removal of oils and organic solvents from water
CN104945656A (zh) 一种高性能纤维素基吸油材料及其制备方法
CN102639229A (zh) 吸附合成物及其方法
CN102671646B (zh) 一种制备处理含油污水的吸附材料的方法
CN106215904A (zh) 一种以蜜胺树脂泡棉为基质得到吸油材料的方法
Ma et al. Effect of bifunctional acid on the porosity improvement of biomass-derived activated carbon for methylene blue adsorption
CN106084273A (zh) 亲油疏水型水葫芦纤维素气凝胶的制备方法
CN108299669A (zh) 疏水多孔淀粉以及其在吸附油类中的用途
CN108341931A (zh) 一种疏水性多孔芳香骨架材料及其制备方法和应用
CN101967212A (zh) 一种丙烯酸酯聚合物高吸油树脂及其制备方法和用途
CN104624161B (zh) 一种天然有机材料醚化改性制备吸油材料的方法
CN107617427A (zh) 一种石墨烯高吸油性树脂的制备方法
CN106084282B (zh) 一种快速阳离子聚合制备疏水亲油复合材料的方法及应用
Zhang et al. Hybridization of Al2O3 microspheres and acrylic ester resins as a synergistic absorbent for selective oil and organic solvent absorption
Ngaini et al. Facile sorbent from esterified cellulosic sago waste for engine oil removal in marine environment

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190823