CN112337137B - 新型磁性溢油污染洗消材料的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了新型磁性溢油污染洗消材料的制备方法，包括磁性材料、石墨烯、粘合剂、助剂、络合剂和表面活性剂；其中：磁性材料35份，石墨烯13份；粘合剂20份，助剂采用氯化钠2份、硫酸盐1.5份、碳酸盐2份、磷酸盐0.5份、硝酸盐2.5份、钼酸盐1.5份、硅酸盐2份、钨酸盐0.5份、钾盐0.05份、铵盐0.01份、尿素1.5份、丙二酸0.5份、双氧水0.5份、苯骈三氮唑0.25份、安息香酸钠0.3份；络合剂采用冰乙酸0.3份、磷酸0.5份、氯化锆0.05份、氢氧化钠1.5份；两性离子表面活性剂采用十二烷基二甲基甜菜碱0.5份、烷基二甲基磺乙基甜菜碱0.3份、六亚甲基四胺0.25份、十二烷基氨基丙酸钠0.5份。通过上述方法制备的材料主要应用于汽油、煤油、石油、柴油、原油的吸油洗消处置。
Description
技术领域
本发明涉及高新技术领域，具体为新型磁性溢油污染洗消材料的制备方法及其应用。
背景技术
随着社会经济的快速发展和进步，油品产量和需求与日俱增，与其相关的活动，如：开采，储备，炼制，运输等活动越来越频繁，规模也越来越大，相应的泄漏、污染等事故也时有出现。
2019年5月29日，京杭大运河高邮段一船只发生原油泄漏事故，近一吨原油泄漏到运河，造成长2km，宽20m的污染带,2019年8月28日，日本佐贺县由于连续暴雨，导致水位上涨，一家工厂发生石油泄漏，石油延暴涨的水位，四处蔓延，造成周围环境大面积污染,2011年6月期间，中海油渤海湾中部的蓬莱19-3油田因违规作业导致B、C平台相继发生漏油事故，据统计，约有七百桶原油泄漏于海面，两千五百多桶矿物油沉至海床；五千五百多平方公里海域受到生态污染，八百四十平方公里海域受到严重污染，致使该区域海水水质降至劣4类；附近海岸近四千五百户渔民养殖的扇贝大面积死亡，多年绝收，有的甚至倾家荡产,2010年4月20日，美国墨西哥海湾发生了一次史上最严重的漏油事故之一，美国南部路易斯安那州沿海一个石油钻井平台发生爆炸，大规模的原油发生泄漏，原油从每天五千桶的泄漏速度最后上涨至每天最大泄漏三万桶，形成近200km长，100km宽的漂浮带，对周围160km的海岸线及一千英里长的湿地与海滩造成了不同程度的生态污染及经济损失，大量海生物死亡，大批濒危物种可能灭绝。
据不完全统计，历年因意外事故而流入江、河、湖、海的油污多达三百到五百吨。一经流入，不仅会对海洋生态造成危害，还会危害地下水，渗入土壤，导致附近区域寸草不生，濒危物种灭绝，数十年无法恢复，挥发后还会污染大气，破坏臭氧层，对人身体健康构成威胁。
现阶段，海上石油泄漏事故时有发生，泄漏的石油对人体、海洋生物、土壤及大气都会造成巨大危害，影响严重，且难以处理。面对海上溢油污染事故，处置的方法有很多种，如：溢油吸附材料，浮油回收船，收油网，撇油器，微生物处理法，化学处理法等。对于轻组分，易挥发的油品，如汽油、煤油、柴油等，通常采用溢油吸附材料进行回收；对于重组分的油品，则通常先通过围油栏进行初步围控，再借助浮油回收船对其进行回收；对于在温度较低情况下易凝固的油类物质如重油、原油等，则选用收油网对其进行回收。相对于较难提升的机械回收方法，溢油吸附材料无疑有着更大的发展潜力，而对高性能、环境友好型吸油材料的开发也就成了发展的必然趋向。为今后可以更好地处理海上油污泄漏情况，本发明致力于开发一种新型的溢油污染洗消材料，能够高效、便捷地吸附水中的油品并将其快速回收，且环境友好，重复利用率高，不仅可以将受污的水源清洁，还可以将吸收的油品也再次回收利用。
国外对于吸油材料的研究起步较早，理论系统也相对完善，很早就成功研制出了化学合成吸油材料，而对于很多材料，如聚氨酯等，都有着很细致的研究。而国内，对油品吸附材料的研究起步较晚，直到20世纪80年代才有关于油品吸附的材料文章出现。但是现如今，随着网络的普及，信息的共享，极大的缩写了这一差距。无论是国内还是国外，现在都在致力于开发更高性能的吸油材料，期望其不仅拥有更高的吸油倍率，并且对环境友好，重复利用率高，回收便捷且可将吸附油品分离后再利用。
而现阶段实际应用中较常见的吸油材料如活性炭、玉米秸秆等吸油量还需要进一步提升；气凝胶类吸油材料、高性能吸油树脂及化学合成的吸油材料，虽然吸油倍率高，但是制备方法繁琐，材料成本高，不利于实际的大规模应用；大多数吸油材料不易回收，重复利用率低，造成人力物力的浪费，实际应用前景不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供新型磁性溢油污染洗消材料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：新型磁性溢油污染洗消材料的制备方法，包括磁性材料和石墨烯为主料，粘合剂、助剂、络合剂和表面活性剂为辅料；其中：磁性材料35份，石墨烯13份；粘合剂20份，助剂采用氯化钠2份、硫酸盐1.5份、碳酸盐2份、磷酸盐0.5份、硝酸盐2.5份、钼酸盐1.5份、硅酸盐2份、钨酸盐0.5份、钾盐0.05份、铵盐0.01份、尿素1.5份、丙二酸0.5份、双氧水0.5份、苯骈三氮唑0.25份、安息香酸钠0.3份；络合剂采用冰乙酸0.3份、磷酸0.5份、氯化锆0.05份、氢氧化钠1.5份；两性离子表面活性剂采用十二烷基二甲基甜菜碱0.5份、烷基二甲基磺乙基甜菜碱0.3份、六亚甲基四胺0.25份、十二烷基氨基丙酸钠0.5份、十二烷基氨基丙酸1.25份、羧酸盐型咪唑啉1.3份。
优选的，所述磁性材料和石墨烯为主料，粘合剂、助剂、络合剂和表面活性剂为辅料，通过熔融铸造法制备。
优选的，所述磁性材料是超细铁粉、普通铁粉、四氧化三铁中的一种或者几种。
优选的，所述助剂根据需要按1-5％比例添加进配方中。
优选的，所述粘合剂为聚乙烯PPR材料，含量固定为20％。
优选的，所述助剂根据需要按1-5％比例添加进配方中。
优选的，所述络合剂根据需要按1-2.5％比例添加进配方中。
优选的，所述表面活性剂根据需要按1-3％比例添加进配方中。
优选的，所述选取石墨烯与一定量磁性材料和PPR按比例混合均匀，加入转矩流变仪中，1区温度设置200℃，2-5区温度设置220℃，6区温度设置230℃，样品通过高温机体变成熔融态，通过模具将熔融态的浆状混合物挤压，再冷却，变成固态后，通过万能粉碎机粉碎至粉末状，至预设的粒径大小。
通过上述制备方法所获材料的应用，用于汽油、煤油、石油、柴油、原油中的一种或者几种混合的吸油洗消处置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该新型磁性溢油污染洗消材料的制备方法，磁性材料和石墨烯为主料，以粘合剂为辅料，通过熔融铸造法制备，磁性材料可以是超细铁粉、普通铁粉、四氧化三铁等磁性材料；石墨烯，哪里产地都可以，石墨化程度越高，最后的吸油效果越好；粘合剂是：只要是能粘合磁性材料的都可以，如聚乙烯PPR材料，含量固定为20％，石墨烯的含量占样品质量百分含量为：大于0％，小于等于15％，剩下的为磁性材料的含量和所需的其他助剂，络合剂和表面活性剂；
2、该新型磁性溢油污染洗消材料的制备方法，对比不同石墨烯与超细铁粉复合的效果，选取C(石墨烯，新奥石墨烯有限公司生产)与一定量超细铁粉D1600(世佳微尔科技有限公司生产)和PPR按比例混合均匀，加入转矩流变仪中，1区温度设置200℃，2-5区温度设置220℃，6区温度设置230℃，样品通过高温机体变成熔融态，通过模具将熔融态的浆状混合物挤压，再冷却，变成固态后，通过万能粉碎机粉碎至粉末状，至预设的粒径大小。材料采用MC-Cx@Fey方式命名，x、y代表混合时添加材料质量比；
3、该新型磁性溢油污染洗消材料的制备方法，高吸油倍率、重复利用率及回收率。吸油洗消处置速率快，MC-C1.5@Fe10吸油材料在20min吸油倍率可达到饱和，为18.68g/g(汽油)；重复使用10次后，吸收率仍达90.1％，具有非常高的重复利用性，具有很好的市场应用前景，MC-C2.5@Fe10吸油洗消材料，30min的时间内，吸油倍率可达28.32g/g，吸油倍率明显提高前期授权专利(11.24g/g)，洗消时间也大大降低(30min>12h)，可用于水域和陆面溢油污染洗消处置。
4、该新型磁性溢油污染洗消材料的制备方法，能够高效、便捷地吸附水中的油品并将其快速回收，且环境友好，重复利用率高，不仅可以将受污的水源清洁，还可以将吸收的油品也再次回收利用，在制备过程中，最主要的就是利用磁性材料有着较强的吸附性和石墨烯材料拥有的优秀的传导性配合助剂，粘合剂，络合剂和表面活性剂等按比例置入熔铸炉当中，利用高温融合可以得到此等洗消材料，因为此种洗消材料为固体，故而有着较高的重复利用率。
附图说明
图1为本发明合成系统图；
图2为本发明辅料示意图；
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。
参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：新型磁性溢油污染洗消材料的制备方法，包括磁性材料和石墨烯为主料，粘合剂、助剂、络合剂和表面活性剂为辅料，配方主料以100为例包括以下重量份数的成分：磁性材料35份，石墨烯13份；粘合剂20份，助剂采用氯化钠2份、硫酸盐1.5份、碳酸盐2份、磷酸盐0.5份、硝酸盐2.5份、钼酸盐1.5份、硅酸盐2份、钨酸盐0.5份、钾盐0.05份、铵盐0.01份、尿素1.5份、丙二酸0.5份、双氧水0.5份、苯骈三氮唑0.25份、安息香酸钠0.3份；络合剂采用冰乙酸0.3份、磷酸0.5份、氯化锆0.05份、氢氧化钠1.5份；两性离子表面活性剂采用十二烷基二甲基甜菜碱0.5份、烷基二甲基磺乙基甜菜碱0.3份、六亚甲基四胺0.25份、十二烷基氨基丙酸钠0.5份、十二烷基氨基丙酸1.25份、羧酸盐型咪唑啉1.3份，磁性材料和石墨烯为主料，粘合剂、助剂、络合剂和表面活性剂为辅料，通过熔融铸造法制备，磁性材料可以是超细铁粉、普通铁粉、四氧化三铁等磁性材料。石墨烯，哪里产地都可以，石墨化程度越高，最后的吸油效果越好，粘合剂为聚乙烯PPR材料，含量固定为20％，助剂根据需要，按1-5％比例添加进配方中，络合剂根据需要，按1-2.5％比例添加进配方中，表面活性剂根据需要，按1-3％比例添加进配方中。
磁性材料和石墨烯为主料，以粘合剂为辅料，通过熔融铸造法制备，磁性材料可以是超细铁粉、普通铁粉、四氧化三铁等磁性材料；石墨烯，哪里产地都可以，石墨化程度越高，最后的吸油效果越好；粘合剂是：只要是能粘合磁性材料的都可以，如聚乙烯PPR材料，含量固定为20％，石墨烯的含量占样品质量百分含量为：大于0％，小于等于15％，剩下的为磁性材料的含量和所需的其他助剂，络合剂和表面活性剂，对比不同石墨烯与超细铁粉复合的效果，选取C(石墨烯，新奥石墨烯有限公司生产)与一定量超细铁粉D1600(世佳微尔科技有限公司生产)和PPR按比例混合均匀，加入转矩流变仪中，1区温度设置200℃，2-5区温度设置220℃，6区温度设置230℃，样品通过高温机体变成熔融态，通过模具将熔融态的浆状混合物挤压，再冷却，变成固态后，通过万能粉碎机粉碎至粉末状，至预设的粒径大小,材料采用MC-Cx@Fey方式命名，x、y代表混合时添加材料质量比，高吸油倍率、重复利用率及回收率。吸油洗消处置速率快，MC-C1.5@Fe10吸油材料在20min吸油倍率可达到饱和，为18.68g/g(汽油)；重复使用10次后，吸收率仍达90.1％，具有非常高的重复利用性，具有很好的市场应用前景，MC-C2.5@Fe10吸油洗消材料，30min的时间内，吸油倍率可达28.32g/g，吸油倍率明显提高前期授权专利(11.24g/g)，洗消时间也大大降低(30min>12h)，可用于水域和陆面溢油污染洗消处置。
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 (6)
1.磁性溢油污染洗消材料的制备方法，其特征在于：所述磁性溢油污染洗消材料以磁性材料和石墨烯为主料，粘合剂、助剂、络合剂和表面活性剂为辅料；其中，磁性材料35份，石墨烯13份；粘合剂20份，助剂采用氯化钠2份、硫酸盐1.5份、碳酸盐2份、磷酸盐0.5份、硝酸盐2.5份、钼酸盐1.5份、硅酸盐2份、钨酸盐0.5份、钾盐0.05份、铵盐0.01份、尿素1.5份、丙二酸0.5份、双氧水0.5份、苯骈三氮唑0.25份、安息香酸钠0.3份；络合剂采用冰乙酸0.3份、磷酸0.5份、氯化锆0.05份、氢氧化钠1.5份；两性离子表面活性剂采用十二烷基二甲基甜菜碱0.5份、烷基二甲基磺乙基甜菜碱0.3份、六亚甲基四胺0.25份、十二烷基氨基丙酸钠0.5份、十二烷基氨基丙酸1.25份、羧酸盐型咪唑啉1.3份；通过熔融铸造法制备；
所述粘合剂为聚乙烯，含量固定为20％；
选取所述石墨烯与磁性材料和聚乙烯按比例混合均匀，加入转矩流变仪中，1区温度设置200℃，2-5区温度设置220℃，6区温度设置230℃，样品通过高温机体变成熔融态，通过模具将熔融态的浆状混合物挤压，再冷却，变成固态后，通过万能粉碎机粉碎至粉末状，至预设的粒径大小。
2.根据权利要求1所述的磁性溢油污染洗消材料的制备方法，其特征在于：所述磁性材料是超细铁粉、四氧化三铁中的一种或者几种。
3.根据权利要求1所述的磁性溢油污染洗消材料的制备方法，其特征在于：所述助剂根据需要按1-5％比例添加进配方中。
4.根据权利要求1所述的磁性溢油污染洗消材料的制备方法，其特征在于：所述络合剂根据需要按1-2.5％比例添加进配方中。
5.根据权利要求1所述的磁性溢油污染洗消材料的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂根据需要按1-3％比例添加进配方中。
6.根据权利要求1至5任一所述的磁性溢油污染洗消材料的制备方法所获材料的应用，其特征在于：用于汽油、煤油、石油、柴油中的一种或者几种混合的吸油洗消处置。
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