RU2680044C1 - Способ получения макропористого полимерного композиционного материала с магнитными наночастицами для устранения разливов нефтепродуктов с поверхности воды - Google Patents
Способ получения макропористого полимерного композиционного материала с магнитными наночастицами для устранения разливов нефтепродуктов с поверхности воды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680044C1 RU2680044C1 RU2017145969A RU2017145969A RU2680044C1 RU 2680044 C1 RU2680044 C1 RU 2680044C1 RU 2017145969 A RU2017145969 A RU 2017145969A RU 2017145969 A RU2017145969 A RU 2017145969A RU 2680044 C1 RU2680044 C1 RU 2680044C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composite material
- magnetic nanoparticles
- polymer composite
- water surface
- macroporous
- Prior art date
Links
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 5
- ZORQXIQZAOLNGE-UHFFFAOYSA-N 1,1-difluorocyclohexane Chemical compound FC1(F)CCCCC1 ZORQXIQZAOLNGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229940035049 sorbitan monooleate Drugs 0.000 claims abstract description 9
- 235000011069 sorbitan monooleate Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 239000001593 sorbitan monooleate Substances 0.000 claims abstract description 9
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000007762 w/o emulsion Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 1,2-Divinylbenzene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1C=C MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 4
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 3
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012208 gear oil Substances 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000003305 oil spill Substances 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000003075 superhydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/32—Polymerisation in water-in-oil emulsions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области химии полимеров, а именно к получению макропористых полимерных материалов, которые могут быть использованы при устранении разливов нефтепродуктов с водной поверхности. Макропористый полимерный композиционный материал с магнитными наночастицами получают полимеризацией эмульсии типа «вода в масле», стабилизированной золем магнитных наночастиц маггемита размером 10 – 100 нм с содержанием частиц 0,1 – 0,5 г на 0,1 – 0,3 мл сорбитанмоноолеата. Изобретение обеспечивает получение макропористого полимерного композиционного материала с магнитными наночастицами, расположенными внутри полимерной матрицы, что препятствует их вымыванию при поглощении жидкости. 2 ил., 2 пр.
Description
Изобретение относится к области химии полимеров, а именно к получению макропористых полимерных композиционных материалов с магнитными частицами, и может быть использовано при устранении разливов нефтепродуктов с водной поверхности и почвы.
Известен полимерный микропористый сорбент, обладающий магнитными свойствами (патент № 2241537 RU), предназначенный для удаления нефти, масел, мазута, топлива с поверхности воды и почвы. Недостатком сорбента является малый размер пор, вследствие чего, он обладает низкой скоростью поглощения вязких жидкостей. Также, магнитные частицы в данном материале находятся в каналах пор, что снижает его пористость и уменьшает сорбционную емкость.
Известен материал (патент № 102675516 CN), представляющий собой макропористые полимерные сферы, содержащие гидрофобные частицы диоксида кремния и гидрофильные магнитные частицы. Недостатком материала является то, что гидрофильные магнитные частицы вводятся через водную фазу, вследствие чего осаждаются на внешней поверхности пористых сфер, что может привести к их смыванию при контакте с жидкостью.
Известен способ получения макропористого полимерного материала, содержащего предварительно поверхностно-модифицированные магнитные частицы (патент № 106749830 CN). Данный материал может быть использован для очистки воды от молекул лямбда-цигалотрина. Недостатком данного метода является необходимость предварительной поверхностной модификации магнитных частиц, а также необходимость использования вакуумной сушки, что усложняет процесс получения материала.
Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является полимерный макропористый материал (Zhang N., Zhong S., Zhou X., Jiang W., Wang T., Fu J. Superhydrophobic P (St-DVB) foam prepared by the high internal phase emulsion technique for oil spill recovery // Chemical Engineering Journal. 298. 2016. P. 117–124, прототип). Данный материал имеет открытые поры и обладает высокой сорбционной емкостью. Недостатком прототипа является то, что используемые магнитные частицы имеют размер более 300 нм, вследствие чего, частицы располагаются на внутренней поверхности пор, что может привести к их вымыванию в процессе поглощения органических загрязнителей.
Технической задачей предлагаемого изобретения является получение макропористого полимерного композиционного материал с магнитными наночастицами, расположенными внутри полимерной матрицы, что препятствует их вымыванию при поглощении жидкости.
Для решения поставленной задачи в качестве наполнителя для макропористого полимерного композиционного материала используются магнитные наночастицы маггемита (γ-Fe2O3) размером 10 – 100 нм.
Для синтеза макропористого полимерного композиционного материала с магнитными наночастицами 0,1 – 0,5 г наночастиц маггемита (γ-Fe2O3) смешивают с 0,1 – 0,3 мл сорбитанмоноолеата. К полученному золю добавляют 2 мл смеси стирола и дивинилбензола в объемном соотношении 9:1. При постоянном перемешивании на верхнеприводной мешалке со скоростью 1200 об/мин, с помощью перистальтического насоса добавляют 40 мл водного раствора персульфата аммония с концентрацией 1 – 6 мМ. Полученную эмульсию типа «вода в масле», содержащую ~ 95 об.% водной фазы, нагревают при 65°С в течение 3 часов, после чего твердый материал выдерживают в печи при той же температуре в течение 24 часов.
Микроизображение структуры материала со сканирующего электронного микроскопа приведено на фиг. 1 и показывает, что материал имеет макропористую структуру с открытыми порами. Микроизображение структуры материала с просвечивающего электронного микроскопа приведено на фиг. 2 и показывает, что магнитные наночастицы расположены внутри полимерной матрицы материала.
При использовании объемного соотношения стирола к дивинилбензолу менее 9:1 получаемый материал обладает низкими прочностными характеристиками. Увеличение соотношения выше 9:1 не оказывает значительного влияния на свойства материала.
Изменение концентрации раствора персульфата аммония в указанном диапазоне не оказывает значительного влияния на скорость полимеризации и свойства материала. При использовании концентрации меньше 1 мМ скорость полимеризации низкая, эмульсия частично расслаивается. Использование концентрации больше 6 мМ нецелесообразно, так как скорость полимеризации увеличивается незначительно.
Изменение объема сорбитанмоноолеата в заявленном диапазоне слабо влияет на устойчивость эмульсии и структуру получаемого материала. При использовании объема сорбитанмоноолеата меньше 0,1 мл эмульсия расслаивается. При использовании объема сорбитанмоноолеата больше 0,3 мл получаемый материал имеет участки с разрушенными стенками между пор.
Рассматриваемое изобретение иллюстрируется нижеприведенными примерами.
Пример 1
0,5 г наночастиц маггемита (γ-Fe2O3) смешивают с 0,3 мл сорбитанмоноолеата. К полученному золю добавляют 2 мл смеси стирола и дивинилбензола, в объемном соотношении 9:1. При постоянном перемешивании на верхнеприводной мешалке со скорость 1200 об/мин с помощью перистальтического насоса добавляют 40 мл водного раствора персульфата аммония с концентрацией 6 мМ. Полученную эмульсию типа «вода в масле», содержащую ~ 95 об.% водной фазы, нагревают при 65°С в течение 3 часов, после чего твердый материал выдерживают в печи при той же температуре в течение 24 часов. Получаемый материал имеет пористость не менее 95% и обладает сорбционной емкостью 20 г/г относительно трансмиссионного масла.
Пример 2
0,1 г наночастиц маггемита (γ-Fe2O3) смешивают с 0,1 мл сорбитанмоноолеата. К полученному золю добавляют 2 мл смеси стирола и дивинилбензола в объемном соотношении 9:1. При постоянном перемешивании на верхнеприводной мешалке со скоростью 1200 об/мин с помощью перистальтического насоса добавляют 40 мл водного раствора персульфата аммония с концентрацией 1 мМ. Полученную эмульсию типа «вода в масле», содержащую ~ 95 об.% водной фазы, нагревают при 65°С в течение 3 часов, после чего твердый материал выдерживают в печи при той же температуре в течение 24 часов. Получаемый материал имеет пористость не менее 95% и обладает сорбционной емкостью 20 г/г относительно трансмиссионного масла.
Claims (2)
-
- Способ получения макропористого полимерного композиционного материала с магнитными наночастицами размером 10 – 100 нм полимеризацией эмульсии типа «вода в масле», стабилизированной золем магнитных наночастиц, отличающийся тем, что в качестве золя используют наночастицы маггемита (γ-Fe2O3) в сорбитанмоноолеате с содержанием частиц 0,1 – 0,5 г на 0,1 – 0,3 мл сорбитанмоноолеата.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017145969A RU2680044C1 (ru) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | Способ получения макропористого полимерного композиционного материала с магнитными наночастицами для устранения разливов нефтепродуктов с поверхности воды |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017145969A RU2680044C1 (ru) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | Способ получения макропористого полимерного композиционного материала с магнитными наночастицами для устранения разливов нефтепродуктов с поверхности воды |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2680044C1 true RU2680044C1 (ru) | 2019-02-14 |
Family
ID=65442454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017145969A RU2680044C1 (ru) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | Способ получения макропористого полимерного композиционного материала с магнитными наночастицами для устранения разливов нефтепродуктов с поверхности воды |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2680044C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2169155C2 (ru) * | 1994-09-09 | 2001-06-20 | Орика Аустрэлиа Пи-Ти-Ай Лимитед | Полимерные гранулы и способ их получения |
| RU2241537C1 (ru) * | 2003-04-09 | 2004-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Перспективные магнитные технологии и консультации" | Пористый магнитный сорбент |
| RU2307845C2 (ru) * | 2002-07-31 | 2007-10-10 | Полимери Эуропа С.П.А. | Гранулы вспениваемых винилароматических полимеров и способ их получения |
| CN106749830A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 江苏大学 | 一种磁性多孔分子印迹聚合物的制备方法 |
-
2017
- 2017-12-26 RU RU2017145969A patent/RU2680044C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2169155C2 (ru) * | 1994-09-09 | 2001-06-20 | Орика Аустрэлиа Пи-Ти-Ай Лимитед | Полимерные гранулы и способ их получения |
| RU2307845C2 (ru) * | 2002-07-31 | 2007-10-10 | Полимери Эуропа С.П.А. | Гранулы вспениваемых винилароматических полимеров и способ их получения |
| RU2241537C1 (ru) * | 2003-04-09 | 2004-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Перспективные магнитные технологии и консультации" | Пористый магнитный сорбент |
| CN106749830A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 江苏大学 | 一种磁性多孔分子印迹聚合物的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Zhang N. и др., Superhydrophobic P (St-DVB) foam prepared by the high internal phase emulsion technique for oil spill recovery, Chemical Engineering Journal, 298, 2016, стр. 117-124. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Sorption of perfluorooctane sulfonate and perfluorooctanoate on polyacrylonitrile fiber-derived activated carbon fibers: in comparison with activated carbon | |
| Liu et al. | A versatile strategy to fabricate dual-imprinted porous adsorbent for efficient treatment co-contamination of λ-cyhalothrin and copper (II) | |
| He et al. | Porous polymers prepared via high internal phase emulsion polymerization for reversible CO2 capture | |
| Xu et al. | Fluorine-free superhydrophobic coatings with pH-induced wettability transition for controllable oil–water separation | |
| Zhang et al. | Synthesis of emulsion-templated magnetic porous hydrogel beads and their application for catalyst of fenton reaction | |
| Li et al. | Hierarchical rough surfaces formed by LBL self-assembly for oil–water separation | |
| Plieva et al. | Preparation of macroporous cryostructurated gel monoliths, their characterization and main applications | |
| Idris et al. | Amino-functionalised silica-grafted molecularly imprinted polymers for chloramphenicol adsorption | |
| Bigui et al. | Fabrication of superhydrophilic and underwater superoleophobic quartz sand filter for oil/water separation | |
| Dragosavac et al. | Production of porous silica microparticles by membrane emulsification | |
| CN105647159B (zh) | 一种石墨烯带修饰的聚合物基泡沫材料及其制备方法与应用 | |
| US5238621A (en) | Method of controlling porosity in a composite article | |
| EP2922902A1 (en) | Method for the preparation of macroporous particles and macroporous particles obtained using such a method | |
| Jadhav et al. | Packed hybrid silica nanoparticles as sorbents with thermo-switchable surface chemistry and pore size for fast extraction of environmental pollutants | |
| Roshani et al. | Highly permeable PVDF membrane with PS/ZnO nanocomposite incorporated for distillation process | |
| Pan et al. | Molecularly imprinted polymer foams with well-defined open-cell structure derived from Pickering HIPEs and their enhanced recognition of λ-cyhalothrin | |
| Prouzet et al. | A review on the synthesis, structure and applications in separation processes of mesoporous MSU-X silica obtained with the two-step process | |
| CN104231179A (zh) | 一种聚甲基丙烯酸甲酯大孔微球吸附剂的制备方法 | |
| Mudassir et al. | Fundamentals and Design‐Led Synthesis of Emulsion‐Templated Porous Materials for Environmental Applications | |
| Azhar et al. | Porous multifunctional fluoropolymer composite foams prepared via humic acid modified Fe3O4 nanoparticles stabilized Pickering high internal phase emulsion using cationic fluorosurfactant as co-stabilizer | |
| Jiang et al. | Synthesis of amphiphilic and porous copolymers through polymerization of high internal phase carboxylic carbon nanotubes emulsions and application as adsorbents for triazine herbicides analysis | |
| Zeng et al. | Convenient synthesis of micron-sized macroporous polymers with dents on their surfaces and excellent adsorption performance for λ-cyhalothrin | |
| Zhao et al. | Gemini surfactant mediated HIPE template for the preparation of highly porous monolithic chitosan-g-polyacrylamide with promising adsorption performances | |
| Fuchigami et al. | Membrane emulsification using sol-gel derived macroporous silica glass | |
| Li et al. | Hydrophobic nanocellulose aerogels with high loading of metal-organic framework particles as floating and reusable oil absorbents |