CN107245160A - 一种蜜胺泡绵的疏水改性方法及其产品与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蜜胺泡绵的疏水改性方法及其产品与应用,其中方法包括,将蜜胺泡绵浸泡在糠醇‑乙醇溶液中,然后浸泡在盐酸溶液中,水洗,干燥,得到改性后的蜜胺泡绵。本发明所述的蜜胺泡绵的疏水改性方法简单廉价环保,易于操作且可大规模生产。改性后的蜜胺泡绵具有较高的疏水亲油性,可用于油水分离的应用。改性后的蜜胺泡绵具有一定的机械强度和良好的循环使用性能,方便储运和使用。
Description
技术领域
本发明属于吸附分离材料技术领域,具体涉及一种蜜胺泡绵的疏水改性方法及其产品与应用。
背景技术
目前,随着全球工业化的日益加剧,含油污水的排放量日渐增多以及油类泄露事故的频发,对人体健康和生态环境造成了极大的危害。因此,如何高效的分离油水混合物是科研工作者的研究重点之一。而油水分离过程的核心在于油水分离材料的制备。为实现高效的分离效果,材料需具备高疏水亲油性(或者亲水疏油性)、高的吸附容量、一定的机械强度以及可大规模生产等特性。海绵,作为一种具有多孔结构和三维结构的材料,加之其优良的机械性能和成型结构,可作为优良的吸附剂。但海绵对水和油同时具有较高的吸附能力,因此不具备油水分离特性。
现有技术中均存在改性过程中所用试剂种类较多或较为昂贵,改性过程复杂且难大规模生产等问题。
因此,需要开发一种简单高效且廉价的改性方法,并寻找一种廉价环保的改性剂,可一步法对蜜胺泡绵进行改性,从而达到分离油水的目的。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有蜜胺泡绵的疏水改性方法的技术空白,提出了本发明。
因此,本发明其中一个目的是解决现有技术中的不足,提供一种蜜胺泡绵的疏水改性方法。
为解决上述技术问题,本发明提供了如下技术方案:一种蜜胺泡绵的疏水改性方法,包括,将蜜胺泡绵浸泡在糠醇-乙醇溶液中,然后浸泡在盐酸溶液中,水洗,干燥,得到改性后的蜜胺泡绵。
作为本发明所述蜜胺泡绵的疏水改性方法的一种优选方案,其中:所述糠醇-乙醇溶液中,糠醇的溶度为10~20mg/mL。
作为本发明所述蜜胺泡绵的疏水改性方法的一种优选方案,其中:所述将蜜胺泡绵浸泡在糠醇-乙醇溶液中,浸泡时间为6~12h。
作为本发明所述蜜胺泡绵的疏水改性方法的一种优选方案,其中:所述盐酸溶液的浓度为0.1~0.5mol/L。
作为本发明所述蜜胺泡绵的疏水改性方法的一种优选方案,其中:所述浸泡在盐酸溶液中,浸泡时间为6~12h。
作为本发明所述蜜胺泡绵的疏水改性方法的一种优选方案,其中:所述干燥,其干燥温度为40~50℃。
本发明再一个目的是提供一种具有疏水改性功能的蜜胺泡绵。
为解决上述技术问题,本发明提供了如下技术方案:一种改性后的蜜胺泡绵产品,改性后的蜜胺泡绵,其水润湿角为135~140°。
本发明还有一个目的是提供一种改性后的蜜胺泡绵的应用。
为解决上述技术问题,本发明提供了如下技术方案:一种改性后的蜜胺泡绵产品的应用,改性后的蜜胺泡绵作为油类吸附剂,或者作为能够吸收水表面的油类的油水分离材料。
作为本发明所述改性后的蜜胺泡绵的应用,其特征在于:所述所述油类吸附剂,其中,所述油类包括正己烷、环己烷、正十六烷、松节油、石蜡油、大豆油、甲基硅油、润滑油、氯仿、四氯化碳或甲苯中的一种或几种。
作为本发明所述改性后的蜜胺泡绵的应用,其特征在于:所述吸收水表面的油类,其中,所述油类包括正己烷、环己烷、正十六烷、松节油、石蜡油、大豆油、甲基硅油、润滑油、氯仿、四氯化碳或甲苯中的一种或几种。
本发明所具有的有益效果:
(1)本发明所述的蜜胺泡绵的疏水改性方法简单廉价环保,易于操作且可大规模生产。
(2)改性后的蜜胺泡绵具有较高的疏水亲油性,可用于油水分离的应用。
(3)改性后的蜜胺泡绵具有一定的机械强度和良好的循环使用性能,方便储运和使用。
(4)由于蜜胺泡绵可塑性高,可根据需要制成不同大小和形状的改性蜜胺泡绵,适用于多种场合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:
图1为实施例1改性前后蜜胺泡绵的表观形貌(左侧为改性前蜜胺泡绵,右侧改性后蜜胺泡绵)。
图2为实施例1改性前后蜜胺泡绵对油水吸附性的观察,其中,(a)在改性前后的蜜胺泡绵表面滴入水和油(正己烷)滴,其中水用亚甲基蓝染色(泡棉上左侧为水),油用油红O染色(泡棉上右侧为油);(b)为改性后蜜胺泡绵内部的疏水亲油性(表面和内部的润湿角为135~140°);(c)为改性后的蜜胺泡绵可浮在水表面而改性前的蜜胺泡绵沉入水中;(d)为改性后的蜜胺泡绵浸入水后在其表面出现“镜像”效应(大量气泡聚集其表面);
图3为实施例1对改性前蜜胺泡绵的SEM观察,其中(a)(b)为改性前蜜胺泡绵的SEM形貌,(c)(d)为改性后蜜胺泡绵的SEM形貌。改性后的蜜胺泡绵依然保持了蜜胺泡绵原有的孔道结构;
图4为实施例9的附图,其中(a)为油水分离装置,样品填充在橡胶管内,在真空抽滤下对水表面的油进行抽吸,从而达到油水分离的目的;(b)为改性后的蜜胺泡绵塞入橡皮管前段,并让一部分样品凸出作为“吸头”;(c)为在真空泵启动后,装置开始吸油;(d)为吸油过程中;(e)为当油类吸附完后,由于样品的疏水性,水不能通过橡胶管,从而达到油水分离的目的;(f)为当油吸附完毕后,虽然橡皮管前段凸出的样品部分沉浸在水中,但在真空作用下并未吸水;
图5为实施例1中对改性前后的蜜胺泡绵的机械性能(拉伸性能)测试结果图。改性前和改性后样品的拉伸强度分别为0.063±0.007MPa和0.086±0.005MPa;由此可知改性后蜜胺泡绵具有较高的机械性能。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次,此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
将商业化的蜜胺泡绵(8×5×2.5cm)切成2×1.5×1.0cm的长方形块,并浸泡在20mg/mL糠醇-乙醇溶液中12h。在浸泡完成后,取出后立即浸泡在0.2mol/L盐酸中12h,随后取出,水洗,并在40℃下干燥,得到改性后的产品。
制得的改性后的蜜胺泡绵,其水润湿角为135~140°。
对改性前后疏水亲油的性质进行表面观察,具体见图2。图2(a)左侧蜜胺泡绵为改性前的蜜胺泡绵,在其表面滴入水和油(正己烷)滴,其中水用亚甲基蓝染色,油用油红O染色,水滴和油滴均渗入,代表改性前蜜胺泡绵对水和油都有吸附作用;图2(a)右侧以及(b),其中的蜜胺泡绵为改性后的蜜胺泡绵,均可以发现水滴未渗入成球状,油滴渗入,并且图(b)右上角微观图片可见,水滴十分完整,代表改性后的蜜胺泡绵具有很好的疏水亲油性;(c)为改性后的蜜胺泡绵可浮在水表面而改性前的蜜胺泡绵沉入水中;(d)为改性后的蜜胺泡绵浸入水后在其表面出现“镜像”效应(大量气泡聚集其表面)。
对改性前后的蜜胺泡绵进行SEM形貌观察,见附图3;其中(a)(b)为改性前蜜胺泡绵的SEM形貌,(c)(d)为改性后蜜胺泡绵的SEM形貌。改性后的蜜胺泡绵依然保持了蜜胺泡绵原有的孔道结构。
对改性前后的蜜胺泡绵进行机械性能(拉伸性能)测试。
测试结果见图5,具体为改性前的蜜胺泡绵拉伸强度为0.063±0.007MPa;改性后的蜜胺泡绵拉伸强度为0.086±0.005MPa。
实施例2
将商业化的蜜胺泡绵(8×5×2.5cm)切成2×1.5×1.0cm的长方形块,并浸泡在20mg/mL糠醇-乙醇溶液中8h。在浸泡完成后,取出后立即浸泡在0.5mol/L盐酸中12h,随后取出,水洗,并在40℃下干燥,得到改性后的产品。
实施例3
将商业化的蜜胺泡绵(8×5×2.5cm)切成2×1.5×1.0cm的长方形块,并浸泡在10mg/mL糠醇-乙醇溶液中12h。在浸泡完成后,取出后立即浸泡在0.4mol/L盐酸中10h,随后取出,水洗,并在45℃下干燥,得到改性后的产品。
实施例4
以正己烷为例,将实例1中的样品浸泡在正己烷中1~2分钟,随后取出称重,吸油量的计算通过吸油前后的质量差比上初始质量即为样品的吸油量。在每次吸油结束后,通过轻轻挤压,脱附。脱附完成后重复上述吸油测试。前十次的吸附量分别为78.0,77.3,77.8,76.7,75.4,75.9,74.6,73.5,73.5和73.0mg/mg,展现出优良的循环使用性能。
实施例5
以松节油为例,将实例1中的样品浸泡在松节油中1~2分钟,随后取出称重,吸油量的计算通过吸油前后的质量差比上初始质量即为样品的吸油量。在每次吸油结束后,通过轻轻挤压,脱附。脱附完成后重复上述吸油测试。前十次的吸附量分别为102.0,92.0,91.3,89.5,88.3,85.4,87.6,87.7,86.2和88.2mg/mg,展现出优良的循环使用性能。
实施例6
以石蜡油为例,将实例1中的样品浸泡在石蜡油中1~2分钟,随后取出称重,吸油量的计算通过吸油前后的质量差比上初始质量即为样品的吸油量。在每次吸油结束后,通过轻轻挤压,脱附。脱附完成后重复上述吸油测试。前十次的吸附量分别为95.8,79.0,76.9,73.9,71.5,72.1,71.8,70.7,69.4和70.5mg/mg,展现出优良的循环使用性能。
实施例7
以环己烷为例,将实例1中的样品浸泡在环己烷中1~2分钟,随后取出称重,吸油量的计算通过吸油前后的质量差比上初始质量即为样品的吸油量。在每次吸油结束后,通过轻轻挤压,脱附。脱附完成后重复上述吸油测试。前十次的吸附量分别为85.2,84.5,84.9,83.9,82.6,83.1,81.8,80.7,80.7和80.1mg/mg,展现出优良的循环使用性能。
实施例8
将商业化的蜜胺泡绵(8×5×2.5cm)切成2×1.5×1.0cm的长方形块,并浸泡在20mg/mL糠醇-乙醇溶液中12h,在浸泡完成后,取出后立即浸泡在盐酸中使糠醇聚合。其中盐酸的浓度分别为0.2mol/L。在浸泡12h后取出,水洗,并在40℃下干燥,得到改性后的产品。在不同盐酸浓度下糠醇聚合得到的样品对正己烷、环己烷、松节油、石蜡油、甲基硅油等吸附量的结果如下
由结果来看,盐酸溶液的浓度在0.1~0.5mol/L范围内,均可取得较好的吸附效果。
实施例9
以环己烷和水为例,测试改性后的蜜胺泡绵在油水分离中的应用(图4)。其中,体积为2×1.0×1.0cm两块蜜胺泡绵塞入橡皮管中(管内径为5mm),管内塞满样品的长度为2cm。橡皮管另一端连接洗瓶,洗瓶另一端连接真空抽滤机(功率370w)。为方便观察环己烷用油红O染色,水用亚甲蓝染色。实验开始后,先将塞有样品的橡皮管,自然的放在油水混合物表面,并打开真空泵进行吸油过程。水表面10mL的油可在几秒内全部吸进洗瓶中,而底部水由于样品的疏水作用,即便在真空洗力作用下,不能通过塞入样品的橡皮管进入洗瓶中。实验持续10分钟后,橡皮管端口处的样品依然保持对水的阻隔,从而展现出优良的油水分离效果。
由此可见,本发明所述的蜜胺泡绵的疏水改性方法简单廉价环保,易于操作且可大规模生产;改性后的蜜胺泡绵具有较高的疏水亲油性,可用于油水分离的应用;改性后的蜜胺泡绵具有一定的机械强度和良好的循环使用性能,方便储运和使用;由于蜜胺泡绵可塑性高,可根据需要制成不同大小和形状的改性蜜胺泡绵,适用于多种场合。
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限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种蜜胺泡绵的疏水改性方法,其特征在于:包括,
将蜜胺泡绵浸泡在糠醇-乙醇溶液中,然后浸泡在盐酸溶液中,水洗,干燥,得到改性后的蜜胺泡绵。
2.根据权利要求1所述蜜胺泡绵的疏水改性方法,其特征在于:所述糠醇-乙醇溶液中,糠醇的溶度为10~20mg/mL。
3.根据权利要求1或2所述蜜胺泡绵的疏水改性方法,其特征在于:所述将蜜胺泡绵浸泡在糠醇-乙醇溶液中,浸泡时间为6~12h。
4.根据权利要求3所述蜜胺泡绵的疏水改性方法,其特征在于:所述盐酸溶液的浓度为0.1~0.5mol/L。
5.根据权利要求1、2或4所述蜜胺泡绵的疏水改性方法,其特征在于:所述浸泡在盐酸溶液中,浸泡时间为6~12h。
6.根据权利要求5所述蜜胺泡绵的疏水改性方法,其特征在于:所述干燥,其干燥温度为40~50℃。
7.一种根据权利要求5所述蜜胺泡绵的疏水改性方法制备得到的改性后的蜜胺泡绵产品,其特征在于:改性后的蜜胺泡绵,其水润湿角为135~140°。
8.一种根据权利要求7所述改性后的蜜胺泡绵产品的应用,其特征在于:改性后的蜜胺泡绵作为油类吸附剂,或者作为能够吸收水表面的油类的油水分离材料。
9.根据权利要求8所述改性后的蜜胺泡绵产品的应用,其特征在于:所述油类吸附剂,其中,所述油类包括正己烷、环己烷、正十六烷、松节油、石蜡油、大豆油、甲基硅油、润滑油、氯仿、四氯化碳或甲苯中的一种或几种。
10.根据权利要求8所述改性后的蜜胺泡绵产品的应用,其特征在于:所述吸收水表面的油类,其中,所述油类包括正己烷、环己烷、正十六烷、松节油、石蜡油、大豆油、甲基硅油、润滑油、氯仿、四氯化碳或甲苯中的一种或几种。
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