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高吸油材料的制备及性能研究文献综述

 2021-02-25 13:10:53  

1.目的及意义

随着全球经济的快速度发展,各国石油的需求量呈现出加剧的趋势,石油开采,油品运输等过程产生的泄露和油类废弃物对海洋和淡水生态环境造成了严重的破坏,油污染对环境的严重威胁已经成为全球性问题。因此,研究开发高效、清洁、循环使用的吸油材料实现油水分离成为近代研究热点。正因为如此,世界各国都不遗余力地对吸油材料进行研究与开发。

吸油材料按其成分主要可分为三类:有机吸油材料、无机吸油材料、复合吸油材料。有机吸油材料又可分为天然有机吸油材料和合成有机吸油材料。各类吸油材料的主要原料,特征如表所示。

分类

主要原料

优点

缺点

无机类

粘土、石灰、石墨、活性炭

价格相对较低

吸油率低,持油率 低,吸油同时吸水

有机类

稻草、麦秆、棉纸浆

低价、易得、可生物降解

受压漏油,吸油同时吸水,持油率低

丙 烯 酸 酯、橡胶、 聚丙烯纤维

吸油率高,持油率高

降解很慢或不能生物降解

目前,我国所用的吸油材料主要是传统吸油材料,例如,玉米秸秆、无纺羊毛、木棉纤维、蛭石、膨胀石墨、沸石等。然而,传统吸油材料主要依靠物理吸附作用将油吸附于材料表面或者内部毛细管内,吸油效果并不理想,表现为:(1)吸油量不大,吸油倍率较小;(2)油水选择性不高,往往吸油的同时也吸水;(3)吸油后保油性差,稍加压就会重新漏油。这无疑限制了其在油水混合体系中的应用,无法满足废油回收和环境治理的要求。因此,亟待开发 高性能的合成吸油材料。 高吸油材料是一种不同于传统吸油材料的新型功能材料,目前研究较多的主要有以橡胶为基体、 以加工或聚合方法制备的橡胶类吸油材料、以长链丙烯酸酯或烯烃为单体,利用聚合的方法制备的树脂类吸油材料、以及碳纳米管、静电纺丝纤维等新型吸油材料。高吸油材料应该具有以下几个特征:(1)具有高吸油能力,能处理不同溶剂及油类物质;(2)具有良好的亲油疏水性,吸油的同时不会吸水;(3)可重复使用;(4)密度小,能浮于水面。

国外对吸油纤维的研发较早,其中高性能树脂最早于1996年由美国道化学公司研究开发,之后日本也相继研发成功并实现批量生产。近年来科研工作者加大了对高性能吸油树脂的研发力度,并取得了许多新的进展。Su Yong Yoo等以丙烯酸酯为改性剂,硝酸铈铵为引发剂对淀粉进行改性,再以改性的淀粉作为基 材,以丙烯酸异辛酯为接枝单体,采用悬浮聚合法合成高性能吸油树脂。这种吸油树脂不仅具有较高的吸油率对三氯甲烷、柴油和煤油的吸油率分别为30.88g/g、12.80g/g、和13.79g/g,而且具有生物可降解的性能。Kasgoz等以苯乙烯为单体,以聚乙二醇二甲基丙烯酸 脂为交联剂合成了交联聚合物,用傅里叶红外光谱、电镜、元素分析等方法对聚合物结构进行分析,并测试了其对甲苯、三氯甲烷、燃油的吸附性能,研究了交联剂种类、填充剂数量、成孔剂等聚合条件对聚合物吸油性能的影响,结果表明与传统交联剂相比,使用聚乙二醇二甲基丙烯酸脂作为交联剂所得聚合物的吸油性更强,所得聚合物可以有效的清除水上的石油衍生品。

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2. 研究的基本内容与方案

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2.1基本内容:

了解淀粉的基本制备方法与改性技术,结合高吸油材料的使用环境制定方案提出高吸油材料的无机与有机互配改性方案,通过实验验证可行性和性能测试。采用无机与有机互配改性方案对高吸油材料性能进行改性。应用XRD、红外、等手段,对高吸油材料性能以及微观结构作分析与探讨。

2.2基本目标:

1.掌握淀粉的基本制备方法和改进技术

2.了解高吸油材料的分类,优缺点,制备,性能测试方法

3.提出高吸油材料的无机与有机互配改性方案,并通过实验证实其可行性,完成其性能测试

2.3方案与措施:

一.淀粉胶主剂的制备:

(1)将定量的丙烯酰胺和引发剂过硫酸铵分别配制成一定浓度的溶液备用.并按重量将丙烯酰胺溶液平均分为4份,过硫酸铵溶液平均分为2份(2)在1 #反应釜内加入定量的聚乙烯醇(PVA)、十二烷基磺酸钠和水,在不断搅拌下升温使PVA完全溶解.(3)在一定温度下将丙烯酰胺溶液和过硫酸铵溶液加入1 #反应釜内进行自由基聚合反应.先各加入1份丙烯酰胺溶液和过硫 酸铵溶液,反应一段时间后,用滴液漏斗缓慢滴加2份丙烯酰胺溶液,滴完后再加入剩余的1份过硫酸铵溶液;稍后再滴加剩余的1份丙烯酰胺溶液.4)在丙烯酰胺进行自由基聚合反应的同时, 在 2 #反应釜中将定量的玉米淀粉配制成淀粉乳浆, 加入定量的氧化剂次氯酸钠进行低分子氧化处理,于室温下搅拌反应一段时间。(5)将2 #反应容器中的低分子氧化淀粉乳浆缓慢注入1 #反应釜,在规定温度条件下让氧化淀粉与丙烯酰胺预聚体缩聚反应一段时间.(6)降温至35℃以下,调pH 值后出料.

二.应用XRD、红外、等手段,对高吸油材料性能以及微观结构作分析与探讨。

三.吸油性能测试:

吸油倍率:取定量的吸油材料装人无纺布袋中,将袋浸入待测油品中,每1h隔取出, 滴淌5min后称重,连续10h测定lh吸油倍率。最后浸24h测定最终吸油倍率,同 时用无纺布空袋作空白实验。计算公式为 :

吸油倍率(g/g)=(吸油后总质量-树脂质量-空袋质量)/树脂质量

吸油速率:吸油材料吸油1h的吸油倍率与吸油材料饱和吸油倍率的比值。

保油率:将吸油后的吸油材料放入800r/min离心机中旋转5min,称重,计算保油率。

3. 参考文献

【1】刘景宏.无毒高性能天然胶的研究与应用 [ D] .福州:福建农林大学, 2003

【2】张燕萍.变性淀粉制造与应用 [ M] .北京:化学工业出版社, 2001.24-161.

【3】林巧佳,刘景宏,杨桂娣. 高性能淀粉胶制备机理的研究 [ J]. 福建林学院学报2004, 24(2):101~ 106.

【4】曹亚峰,刘兆丽,韩雪 丙烯酸酯改性棉短绒高吸油性材料的研制与性能 《精细石油化工》 – 2004

【5】阮一平,历伟,侯琳熙 高吸油材料研究进展《高分子通报》 – 2013

【6】郑丽娜,田鸽苯乙烯改性甘蔗渣高效吸油材料的制备研究- 《化工管理》 – 2016

【7】张黎明.纤维素接枝共聚改性的若干途径.广州化工.200 5,23(4):11一16 .

【8】胡涛,陈静,周素芹,李艳艳. 吸油材料的应用与研究. 淮阴工学院生化系,江苏淮安 223001.

【9】陈绍平.聚丙烯纤维在分离油水混合物中的应用.化学世界, 1985 , 5: 172 ~ 174

【10】陆晶晶,周美华. 吸油材料的发展【J】. 东华大学学报(自然科学版) 第28卷 第1期 2002年2月

【11】宋娟. 钱晓明.裴玉起.储胜利. 棉纤维吸油材料的研究进展 Cotton Textile Technology 第42卷 第2期 2014年2月

【12】谷庆宝,吴兵. 可生物降解吸油材料发展现状与研究进展[J].石油化工环境保护,2002,25( 2) : 23-25.

【13】林海,王泽甲. 天然生物质材料吸油性能研究[J]. 功能材料,2012( 17) : 2412-2415.

【14】王泉泉,徐广标,王府梅. 蒲绒纤维的吸油性能[J]. 东华大学学报: 自然科学版,2010,36( 1) :26-29,93.

【15】The garment portion of claim 1,whereinone or more of the at least one absorbent layer and the at least one repellentlayer is a knit fabric

【16】Png, Enqin Eunice (Providence, RI, US) Sygiel, Julia M. (Providence, RI, US) Wyner, Daniel M. (North Scituate,RI, US) . FABRIC, PROTECTIVE GARMENTS MADE THEREFROM, AND METHODS OFMAKING 09/30/2010

1.目的及意义

随着全球经济的快速度发展,各国石油的需求量呈现出加剧的趋势,石油开采,油品运输等过程产生的泄露和油类废弃物对海洋和淡水生态环境造成了严重的破坏,油污染对环境的严重威胁已经成为全球性问题。因此,研究开发高效、清洁、循环使用的吸油材料实现油水分离成为近代研究热点。正因为如此,世界各国都不遗余力地对吸油材料进行研究与开发。

吸油材料按其成分主要可分为三类:有机吸油材料、无机吸油材料、复合吸油材料。有机吸油材料又可分为天然有机吸油材料和合成有机吸油材料。各类吸油材料的主要原料,特征如表所示。

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