CN111266085A - 一种可远程控制的磁性吸油材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可通过无人机远程控制的磁性吸油材料及其制备方法，其制备过程是，在废弃泡沫表面修饰含羰基的聚合物，接着通过浸渍法将Fe3+修饰到泡沫表面，再将其放入反应釜中密封，于高温下碳化反应后，即得到磁性吸油材料。本发明的优点是，以废弃泡沫为原料，变废为宝，成本低廉；制备方法简单，容易实现规模化生产；所制备的材料吸油效率高，通过循环使用实现重复利用；可通过携带磁铁的无人机进行远程调控，实现对远程海域或人工难以达到区域泄漏油污的快速分离；可广泛用于海上原油泄漏事故的处理，以及危险区域工业生活污水中有害有机物的快速分离和消除。

Description

一种可远程控制的磁性吸油材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种可通过无人机远程控制方式进行调控的磁性吸油材料及其制备方法，属于油水分离用功能材料领域。
背景技术
近年来，石油及石油类产品的使用日益增加，然而随着石油的开采，加工，储存，运输和使用等过程中，因各种事故原因时常发生泄漏，造成了河流、海洋的严重污染问题，带来了不可估量的生态灾难和经济损失，如何快速高效廉价的进行油水分离已引起各国政府的广泛关注。而使用吸油材料进行处理是当前应对原油泄漏事故最有效的方法之一。
传统吸油材料包括天然纤维、黏土、膨胀石墨等，主要依靠毛细作用将油吸附于材料表面，然而这些材料吸油速率慢，吸油倍率较低，油水选择性差且回收原油需要耗费大量人力物力，因而限制了其在实际油品泄漏事故中的应用。与传统材料不同，磁性吸油材料同时具有磁场响应性能和吸油性能的多功能材料，可以通过外界磁场进行油水快速分离，因此开发智能型油水分离材料，才能够为生态环境快速搭建应急屏障。但是目前吸油材料的制备工艺复杂，反应条件苛刻，且材料应用过程易造成二次污染。此外，目前也未有与磁性材料配套的远程控制方案，来降低原油泄露处理的复杂工序和人力成本。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有吸油材料缺乏的问题，提出一种通过可远程控制方式，实现对水面不同区域油类分子进行快速吸附和分离的吸油材料及其制备方法，该方法简单、易行，原料为废弃泡沫，成本低，而且制得的磁性吸油材料具有良好的吸油效果，无毒，不会产生二次污染。
为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：
本发明所述的一种可远程控制的磁性吸油材料及其制备方法，包括如下制备步骤：
(1)在废弃泡沫表面修饰含羰基的聚合物，
(2)通过浸渍法将Fe3+修饰到泡沫表面，
(3)将其放入反应釜密封，于高温下碳化反应后烘干，即得到磁性吸油材料。
本发明所述的废弃泡沫选用废弃的聚氨酯泡沫、三聚氰胺泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚乙烯泡沫、酚醛树脂泡沫中的一种。
本发明所述的含羰基聚合物为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸月桂酯、聚甲基丙烯酸十八烷基酯、羧甲基纤维素钠等聚合物中的一种，含羰基聚合物的含量为废弃泡沫质量的1.8-34wt％，聚合物可通过相应单体聚合反应后修饰到泡沫表面。
本发明所述的Fe3+，可通过将泡沫浸泡入FeCl3或Fe2(SO4)3水溶液中，修饰到泡沫表面，Fe3+浓度为0.1-0.8mol/L，浸泡反应时间为1-2h。
本发明所述的碳化反应温度为180-220℃，碳化反应时间为0.5-3小时。
相对于现有技术，本发明所述的一种可远程控制的磁性吸油材料及其制备方法，具有以下优势：
(1)以低成本的废弃泡沫为原料，变废为宝，实现资源的最大化利用；
(2)磁性吸油材料的制备方法简单，整个反应过程中反应条件温和、易行，容易实现大规模工业化生产；
(3)磁性吸油材料吸油效率高，可循环使用，而且无毒五污染，使用过程不会造成二次污染；
(4)磁性吸油材料使用过程中，可通过携带磁场的无人机进行控制，对水面各个区域的油类进行有效吸附，然后在磁场控制下，在一定区域富集后进行快速分离，明显提高油水分离的处理效率；
(5)可通过携带磁铁的无人机进行远程调控，实现对远程海域或人工难以达到区域泄漏油污的快速吸附和分离；
(6)可通过磁场远程控制，用于人力难以达到的危险区域，工业生活污水中有害有机物的快速吸附和分离。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更易于被本领域技术人员理解，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定，但本发明不只局限于以下实施例。
实施例1
将废弃聚氨酯泡沫浸泡在浓度为2.5wt％的羧甲基纤维素钠水溶液中，反应1小时，再将泡沫浸泡到浓度为0.1mol/L FeCl3溶液，浸泡2小时，然后将其放入反应釜中，于210℃下碳化反应4小时，然后在60℃干燥1小时，得到可远程控制的磁性吸油材料。
实施例2
将废弃聚氨酯泡沫浸泡在5wt％丙烯酸水溶液中，加入2mg/mL过硫酸钾浸泡0.5小时，70℃加热聚合反应3小时，然后将泡沫浸泡在0.3mol/L FeCl3溶液中1小时，再将其放入反应釜中，于190℃下碳化反应3小时，然后在50℃干燥2小时，得到可远程控制的磁性吸油材料。
实施例3
将废弃聚氨酯泡沫浸泡在6.5wt％丙烯酰胺水溶液中，加入2mg/mL过硫酸钾浸泡0.5小时，65℃加热聚合反应4小时，然后将泡沫浸泡在0.45mol/L FeCl3溶液中1小时，再将其放入反应釜中，于200℃下碳化反应2小时，然后在60℃干燥3小时，得到可远程控制的磁性吸油材料。
实施例4
将废弃聚氨酯泡沫浸泡在14wt％甲基丙烯酸丁酯溶液中，加入3mg/mL偶氮二异丁腈浸泡0.5小时，60℃加热聚合反应5小时，然后将泡沫浸泡在0.6mol/L FeCl3溶液中2小时，再将其放入反应釜中，于220℃下碳化反应3小时，然后在50℃干燥2小时，得到可远程控制的磁性吸油材料。
实施例5
将磁性吸油材料放置在被泄漏原油污染的水面，在带有磁场的无人机控制下，对水面的污染物进行吸附。通过控制无人机运动方向和轨迹，远程调控磁性吸油材料的运动方向和轨迹，进而对水面各个区域的泄漏原油进行有效的吸附，然后在磁场控制下，吸附饱和的磁性吸油材料，在特定处理区域进行富集，通过事宜的分离方式将被吸附的原油快速分离，磁性吸油材料又可在磁场控制下，对水面原油进行吸附和分离，实现循环利用。

Claims (5)

1.一种可远程控制的磁性吸油材料及其制备方法，包括如下制备步骤：
(1)在废弃泡沫表面修饰含羰基的聚合物，
(2)通过浸渍法将Fe3+修饰到泡沫表面，
(3)将其放入反应釜密封，于高温下碳化反应后烘干，即得到磁性吸油材料。
2.根据权利要求1所述的一种可远程控制的磁性吸油材料及其制备方法，其特征在于，废弃泡沫选用废弃的聚氨酯泡沫、三聚氰胺泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚乙烯泡沫、酚醛树脂泡沫中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种可远程控制的磁性吸油材料及其制备方法，其特征在于，含羰基聚合物选自聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸月桂酯、聚甲基丙烯酸十八烷基酯、羧甲基纤维素钠等聚合物中的一种，含羰基聚合物的含量为废弃泡沫质量的1.8-34％，聚合物可通过相应单体聚合反应后修饰到泡沫表面。
4.根据权利要求1所述的一种可远程控制的磁性吸油材料及其制备方法，其特征在于，Fe3+可通过将泡沫浸泡入FeCl3或Fe2(SO4)3水溶液中，修饰到泡沫表面，Fe3+浓度为0.1-0.8mol/L，浸泡反应时间为1-2小时。
5.根据权利要求1所述的一种可远程控制的磁性吸油材料及其制备方法，其特征在于，碳化反应温度为180-220℃，碳化反应时间为0.5-3小时。
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