CN112940338B - 一种疏水性蜜胺树脂泡绵及其应用 - Google Patents

一种疏水性蜜胺树脂泡绵及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种疏水性蜜胺树脂泡绵，属于功能材料技术领域，是由下述制备方法制成：取蜜胺树脂泡绵，用去离子水洗涤，而后低温过夜干燥备用；制备阴离子型聚丙烯酰胺溶液；制备5‑氨基水杨酸溶液；制备羧甲基纤维素钠/纳米二氧化钛混悬液；取蜜胺树脂泡绵浸入透明的阴离子型聚丙烯酰胺溶液中，而后将完成前处理的蜜胺树脂泡绵依次交替浸泡于5‑氨基水杨酸溶液和悬浊液中，拧干除去多余的水分；低温过夜干燥备用，浸入硬脂酸乙醇溶液中用无水乙醇进行洗涤置于低温烘箱中干燥过夜，即得。本发明工艺简单，条件温和，对环境无污染，易于实现基质表面结构的精确控制。

Description

一种疏水性蜜胺树脂泡绵及其应用
技术领域
本发明涉及功能材料技术领域，具体为一种疏水性蜜胺树脂泡绵及其应用。
背景技术
含油废水指工业生产过程中排出的含油类物质的废水，含油废水中所含的油类物质包括天然石油、石油产品、焦油及其分馏物，以及食用动植物油和脂肪类。从对水体的污染来说，主要是石油和焦油。含油废水的来源非常广泛。除了石油开采及加工工业排出大量含油废水外，还有固体燃料热加工、纺织工业中的洗毛废水、轻工业中的制革废水、铁路及交通运输业、屠宰及食品加工以及机械工业中车削工艺中的乳化液等，其中石油工业及固体燃料热加工工业排出的含油废水为其主要来源。
含油废水的危害主要表现在对土壤、植物和水体的严重影响：
（1）含油废水能浸入土壤孔隙间形成油膜，产生堵塞作用，致使空气、水分不能渗入土中，不利于农作物的生长，甚至使农作物枯死；
（2）含油废水排入水体后将在水面上产生油膜，阻碍空气中的氧分向水体迁移，会使水生生物因处于严重缺氧状态而死亡；
（3）含油废水排入城市污水管道，对管道、附属设备及城市污水处理厂都会造成不良影响，采用生物处理法时一般规定石油和焦油的含量不超过50mg/L。
目前含油废水的处理方法主要包括盐析法、絮凝剂除油的方法、电絮凝除油法、粗粒化除油法、吸附法、浮选法和膜分离法，其中，由于吸附法制备简单、机械性好和可重复使用性，其用途最为广泛。在吸附法中，常采用泡绵作为基体材料，由于蜜胺树脂泡绵具有孔隙率高、机械性能好、来源广泛及价格低廉等特点，其应用最为广泛。蜜胺树脂泡绵由于即具有亲水性又具有亲油性，不能选择性地从水吸附油脂。因此，必须对蜜胺树脂泡绵进行疏水改性才能用于含油污水中的吸附处理。常见的疏水改性方法是在基底是进行原位生长改性物，改变基底的粗糙度和表面能，如金属氧化物和纳米晶体在溶液中原位生长在海绵骨架上，通过化学气相沉积的方法，将改性物沉积生长在海绵表面，但这种方法存在改性过程耗时耗能，改性复杂且成本高的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种疏水性蜜胺树脂泡绵及其应用，解决现有蜜胺树脂泡绵改性复杂且成本高较高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种疏水性蜜胺树脂泡绵，是由下述制备方法制成：
（1）取蜜胺树脂泡绵，用去离子水洗涤，而后低温过夜干燥备用；
（2）取阴离子型聚丙烯酰胺加入去离子水中，搅拌均匀，置于磁力搅拌器上室温搅拌20-28h，得质量百分比浓度为0.5-1.5%的透明的阴离子型聚丙烯酰胺溶液；
（3）取5-氨基水杨酸，加入去离子水中，搅拌均匀，置于磁力搅拌器上室温搅拌20-28h，得3-7mg/ml的透明的5-氨基水杨酸溶液；
（4）取羧甲基纤维素钠和纳米二氧化钛，同时加入去离子水中，用1mol/L的HCl将溶液pH值调至7，将调制好的混合液超声4h，而后室温搅拌24h，即可得到稳定的悬浊液；
（5）取步骤（1）备用的蜜胺树脂泡绵浸入透明的阴离子型聚丙烯酰胺溶液中5min进行前处理，而后将完成前处理的蜜胺树脂泡绵依次交替浸泡于5-氨基水杨酸溶液和悬浊液中，每个浸泡过程持续1-3min，每次浸泡后都用去离子水洗涤泡沫1-3min，拧干除去多余的水分；
（6）重复步骤（5），将蜜胺树脂泡绵低温过夜干燥备用；
（7）将步骤（6）得到的蜜胺树脂泡绵浸入0.01mol/L的硬脂酸乙醇溶液中24h，而后用无水乙醇进行洗涤2次，最后将泡沫材料置于低温烘箱中干燥过夜，即得。
其中，优选地，所述步骤（1）中低温为40-60℃。
其中，优选地，所述步骤（4）中悬浊液中羧甲基纤维素钠的含量为3-7mg/ml，纳米二氧化钛的含量为2-4mg/ml。
其中，优选地，所述步骤（6）中重复步骤（5）的次数为3次、5次或7次。
其中，优选地，所述步骤（7）的低温为40-60℃。
其中，优选地，一种疏水性蜜胺树脂泡绵在处理含油污水中的应用。
有益效果
本发明提供了一种疏水性蜜胺树脂泡绵及其应用，具备以下有益效果：
1.本发明以蜜胺树脂泡绵作为疏水性吸油基体，廉价易得，来源广泛，
2.本发明先将蜜胺泡绵浸于阴离子型聚丙烯酰胺中，使其表面附着一层 蜜聚丙烯酰胺层，从而产生带负电荷的表面，然后依次交替浸于5-氨基水杨酸和羧甲基纤维素钠/纳米二氧化钛溶液中，每浸一次构筑一个组装层，然后再浸入硬脂酸溶液中，进行疏水改性。该技术制备工艺简单，条件温和，对环境无污染，易于实现基质表面结构的精确控制。
3.改性后的蜜胺泡绵的采用扫描电子显微镜来进行观察，发现改性后蜜胺泡绵的表面明显粗糙，可以看到蜜胺泡绵表面覆盖有许多突起；
4.利用接触角测量仪测量样品的水接触角，对其亲疏水性能进行表征，经疏水改性后，蜜胺树脂泡绵的水接触角增大到了140°，这表明经疏水改性后的蜜胺泡绵具有良好的疏水性。
5.测试了泡沫材料对石油吸油倍率为35、大豆油的吸油倍率为45
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1 为本发明实施例1疏水性蜜胺泡绵的高倍率SEM图像；
图2 为本发明实施例2疏水性蜜胺泡绵的高倍率SEM图像；
图3 为本发明实施例3疏水性蜜胺泡绵的高倍率SEM图像。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种疏水性蜜胺泡绵，是由下述制备方法制成：（1）取蜜胺树脂泡绵，用去离子水洗涤，而后低温过夜干燥备用；
（2）取阴离子型聚丙烯酰胺加入去离子水中，搅拌均匀，置于磁力搅拌器上室温搅拌24h，得质量百分比浓度为1%的透明的阴离子型聚丙烯酰胺溶液；
（3）取5-氨基水杨酸，加入去离子水中，搅拌均匀，置于磁力搅拌器上室温搅拌24h，得5mg/ml的透明的5-氨基水杨酸溶液；
（4）取羧甲基纤维素钠和纳米二氧化钛，同时加入去离子水中，用用 1 mol/L 的HCl 将溶液 pH 值调至 7，将调制好的混合液超声 4 h，而后室温搅拌 24 h，即可得到稳定的悬浊液；所述悬浊液中羧甲基纤维素钠的含量为5mg/ml，纳米二氧化钛的含量为3mg/ml；
（5）取备用的蜜胺树脂泡绵浸入透明的阴离子型聚丙烯酰胺溶液中5min进行前处理，而后将完成而后将完成前处理的蜜胺树脂泡绵依次交替浸泡于 5-氨基水杨酸溶液和悬浊液，每个浸泡过程持续 2 min，每次浸泡后都用去离子水洗涤泡沫 2 min，拧干除去多余的水分；
（6）重复步骤（5）三次，将蜜胺树脂泡绵低温过夜干燥备用；
（7）将步骤（6）得到的蜜胺树脂泡绵浸入0.01mol/L 的硬脂酸乙醇溶液中24h，而后用无水乙醇进行洗涤2次，最后将泡沫材料置于60℃的烘箱中干燥过夜，即得。
改性后的蜜胺泡绵的微观结构和表面形态可以采用扫描电子显微镜来进行表征。高倍率的SEM图像如图1所示，改性后蜜胺泡绵的表面明显粗糙，可以看到蜜胺泡绵表面覆盖有许多突起，这说明纳米二氧化钛和硬脂酸构筑在蜜胺泡绵的表面，未改性前表面是光滑的。
水接触角测试:利用接触角测量仪测量样品的水接触角，对其亲疏水性能进行表征，经疏水改性后，蜜胺树脂泡绵的水接触角增大到了140°，这表明经疏水改性后的蜜胺泡绵具有良好的疏水性。
吸油倍率测试:将小块的改性后的蜜胺树脂泡绵称重，原重记为 M1，将其分别将其置于油性液体中吸油2min，取出后自然滴淌30s至油滴不再滴落后放入量杯中用天平称量，重量记为M2，吸油倍率 k =(M2-M1)/M1 。根据该方法，测试了泡沫材料对石油吸油倍率为35、焦油的吸油倍率为45。
实施例2
本实施例提供一种疏水性蜜胺树脂泡绵，是由下述制备方法制成：
（1）取蜜胺树脂泡绵，用去离子水洗涤，而后40℃过夜干燥备用；
（2）取阴离子型聚丙烯酰胺加入去离子水中，搅拌均匀，置于磁力搅拌器上室温搅拌20h，得质量百分比浓度为1.5%的透明的阴离子型聚丙烯酰胺溶液；
（3）取5-氨基水杨酸，加入去离子水中，搅拌均匀，置于磁力搅拌器上室温搅拌28h，得7mg/ml的透明的5-氨基水杨酸溶液；
（4）取羧甲基纤维素钠和纳米二氧化钛，同时加入去离子水中，用1mol/L的HCl将溶液pH值调至7，将调制好的混合液超声4h，而后室温搅拌24h，即可得到稳定的悬浊液；所述悬浊液中羧甲基纤维素钠的含量为3mg/ml，纳米二氧化钛的含量为4mg/ml
（5）取步骤（1）备用的蜜胺树脂泡绵浸入透明的阴离子型聚丙烯酰胺溶液中5min进行前处理，而后将完成前处理的蜜胺树脂泡绵依次交替浸泡于5-氨基水杨酸溶液和悬浊液中，每个浸泡过程持续1min，每次浸泡后都用去离子水洗涤泡沫3min，拧干除去多余的水分；
（6）重复步骤（5）5次，将蜜胺树脂泡绵低温过夜干燥备用；
（7）将步骤（6）得到的蜜胺树脂泡绵浸入0.01mol/L的硬脂酸乙醇溶液中24h，而后用无水乙醇进行洗涤2次，最后将泡沫材料置于40℃低温烘箱中干燥过夜，即得。
改性后的蜜胺泡绵的微观结构和表面形态可以采用扫描电子显微镜来进行表征。高倍率的SEM图像如图2所示，改性后蜜胺泡绵的表面明显粗糙，可以看到蜜胺泡绵表面覆盖有许多突起，这说明纳米二氧化钛和硬脂酸构筑在蜜胺泡绵的表面，未改性前表面是光滑的。
水接触角测试:利用接触角测量仪测量样品的水接触角，对其亲疏水性能进行表征，经疏水改性后，蜜胺树脂泡绵的水接触角增大到了135°，这表明经疏水改性后的蜜胺泡绵具有良好的疏水性。
吸油倍率测试:将小块的改性后的蜜胺树脂泡绵称重，原重记为 M1，将其分别将其置于油性液体中吸油2min，取出后自然滴淌30s至油滴不再滴落后放入量杯中用天平称量，重量记为M2，吸油倍率 k =(M2-M1)/M1 。根据该方法，测试了泡沫材料对石油吸油倍率为36、焦油的吸油倍率为47。
实施例3
本实施例提供一种疏水性蜜胺树脂泡绵，是由下述制备方法制成：
（1）取蜜胺树脂泡绵，用去离子水洗涤，而后60℃过夜干燥备用；
（2）取阴离子型聚丙烯酰胺加入去离子水中，搅拌均匀，置于磁力搅拌器上室温搅拌28h，得质量百分比浓度为0.5%的透明的阴离子型聚丙烯酰胺溶液；
（3）取5-氨基水杨酸，加入去离子水中，搅拌均匀，置于磁力搅拌器上室温搅拌28h，得3mg/ml的透明的5-氨基水杨酸溶液；
（4）取羧甲基纤维素钠和纳米二氧化钛，同时加入去离子水中，用1mol/L的HCl将溶液pH值调至7，将调制好的混合液超声4h，而后室温搅拌24h，即可得到稳定的悬浊液；所述悬浊液中羧甲基纤维素钠的含量为7mg/ml，纳米二氧化钛的含量为2mg/ml
（5）取步骤（1）备用的蜜胺树脂泡绵浸入透明的阴离子型聚丙烯酰胺溶液中5min进行前处理，而后将完成前处理的蜜胺树脂泡绵依次交替浸泡于5-氨基水杨酸溶液和悬浊液中，每个浸泡过程持续3min，每次浸泡后都用去离子水洗涤泡沫1min，拧干除去多余的水分；
（6）重复步骤（5）7次，将蜜胺树脂泡绵低温过夜干燥备用；
（7）将步骤（6）得到的蜜胺树脂泡绵浸入0.01mol/L的硬脂酸乙醇溶液中24h，而后用无水乙醇进行洗涤2次，最后将泡沫材料置于60℃低温烘箱中干燥过夜，即得。
改性后的蜜胺泡绵的微观结构和表面形态可以采用扫描电子显微镜来进行表征。高倍率的SEM图像如图3所示，改性后蜜胺泡绵的表面明显粗糙，可以看到蜜胺泡绵表面覆盖有许多突起，这说明纳米二氧化钛和硬脂酸构筑在蜜胺泡绵的表面，未改性前表面是光滑的。
水接触角测试:利用接触角测量仪测量样品的水接触角，对其亲疏水性能进行表征，经疏水改性后，蜜胺树脂泡绵的水接触角增大到了145°，这表明经疏水改性后的蜜胺泡绵具有良好的疏水性。
吸油倍率测试：将小块的改性后的蜜胺树脂泡绵称重，原重记为M1，将其置于油性液体中吸油2min，取出后自然滴淌30s至油滴不再滴落后放入量杯中用天平称量，重量记为M2，吸油倍率 k =(M2-M1)/M1 。根据该方法，测试了泡沫材料对石油吸油倍率为38、焦油的吸油倍率为47。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种疏水性蜜胺树脂泡绵，其特征在于是由下述制备方法制成：
（1）取蜜胺树脂泡绵，用去离子水洗涤，而后低温过夜干燥备用；
（2）取阴离子型聚丙烯酰胺加入去离子水中，搅拌均匀，置于磁力搅拌器上室温搅拌20-28h，得质量百分比浓度为0.5-1.5%的透明的阴离子型聚丙烯酰胺溶液；
（3）取5-氨基水杨酸，加入去离子水中，搅拌均匀，置于磁力搅拌器上室温搅拌20-28h，得3-7mg/ml的透明的5-氨基水杨酸溶液；
（4）取羧甲基纤维素钠和纳米二氧化钛，同时加入去离子水中，用1mol/L的HCl将溶液pH值调至7，将调制好的混合液超声4h，而后室温搅拌24h，即可得到稳定的悬浊液；
（5）取步骤（1）备用的蜜胺树脂泡绵浸入透明的阴离子型聚丙烯酰胺溶液中5min进行前处理，而后将完成前处理的蜜胺树脂泡绵依次交替浸泡于5-氨基水杨酸溶液和悬浊液中，每个浸泡过程持续1-3min，每次浸泡后都用去离子水洗涤泡沫1-3min，拧干除去多余的水分；
（6）重复步骤（5），将蜜胺树脂泡绵低温过夜干燥备用；
（7）将步骤（6）得到的蜜胺树脂泡绵浸入0.01mol/L的硬脂酸乙醇溶液中24h，而后用无水乙醇进行洗涤2次，最后将泡沫材料置于低温烘箱中干燥过夜，即得；
所述步骤（1）和步骤（6）中低温为40-60℃；
所述步骤（4）中悬浊液中羧甲基纤维素钠的含量为3-7mg/ml，纳米二氧化钛的含量为2-4mg/ml；
所述步骤（7）的低温为40-60℃。
2.根据权利要求1所述的一种疏水性蜜胺树脂泡绵，其特征在于：所述步骤（6）中重复步骤（5）的次数为3次、5次或7次。
3.权利要求1或2中任一项所述的疏水性蜜胺树脂泡绵在处理含油污水中的应用。
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