[发明专利]一种超疏水磁性PS/SiO2油水分离材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超疏水磁性PS/SiO₂油水分离材料及其制备方法，所述油水分离材料是具有核‑壳结构的超疏水材料，以Fe₃O₄为磁核，以PS层为内壳，超疏水SiO₂层为外壳，其步骤为：以Fe₃O₄为磁核，先在其均匀分散液中加入十二烷基苯磺酸钠，在氮气的氛围下，水浴加热搅拌一段时间后，加入苯乙烯和二乙烯苯，在偶氮二异丁氰的作用下进行乳液聚合发应；洗涤得到的粗产物并将其重新分散在乙醇和异丙醇的混合溶液里面，调节pH值，随后逐滴缓慢加入正硅酸四乙酯以及甲基三乙氧基硅烷，最终得到粗糙表面的PS/SiO₂油水分离材料。本发明制备的油水分离材料具有优异的疏水亲油性、热稳定性以及油水选择性，耐高温防酸碱腐蚀，吸附效率快，循环利用率高，可用于处理工业油污染。

技术领域

本发明涉及一种超疏水磁性PS/SiO₂油水分离材料及其制备方法，属于环境友好型吸油材料研究领域。

背景技术

随着工业的发展和人们生活水平的提高，含油废水、废气的排放以及各种大小规模的溢油事件不断增加，已经对海洋和人们的生活构成了威胁。为了避免原油泄露对生态系统的不利影响以及油污的长期危害，有必要采取适当措施解决污染问题。目前已有众多的油污处理方法，按其性质可分为三种：化学法、生物法和物理法。使用物理法中加入吸油材料处理油污，具有高效、经济、环保的特点，且可以回收油品减少能源损失，从而得到广泛关注。

近年来，由于纳米科技的发展，将纳米科技应用到吸油领域得到了研究者的广泛兴趣。Jianyu Mao等(Jianyu Mao,Wei Jiang,Junjun Gu,Shuai Zhou,Yue Lu,Tan Xie,Synthesis of P(St-DVB)/Fe₃O₄microspheres and application for oil removal inaqueous environment,Applied Surface Science,2014,317:787-793)通过以磁性Fe₃O₄微球为核， PS为壳制备得到了核壳结构了Fe₃O₄/PS纳米复合材料用于油污吸附，吸附量能达到自身的8.42倍，但材料的疏水亲油能力差，热稳定性差，且在循环多次使用过后，磁强度显著下降。Liuhua Yu等人(Liuhua Yu,Gazi Hao,Qianqian Liang,Shuai Zhou,NingZhang, Wei Jiang，Facile preparation and characterization of modified magneticsilicananocomposite particles for oil absorption，Applied Surface Science 357(2015)2297-2305)通过中空磁性的Fe₃O₄纳米微球为磁载体，大比表面积以及粗糙表面的二氧化硅为吸附层，制备得到了核壳结构的高Fe₃O₄/SiO₂纳米复合材料，吸附过后能够在外加磁场作用下被回收利用，但因疏水性能以及吸附性不高，限制了材料的工业化生产。JunjunGu等人(Junjun Gu, Wei Jiang,Fenghe Wang,Mudan Chen,Jianyu Mao,Tan Xie Facileremoval of oils from water surfaces through highly hydrophobic and magneticpolymer nanocomposites,Applied Surface Science,2014,301(19):492-499)通过两次乳液法制备得到了三聚物 Fe₃O₄/PS/PMMA，此复合材料具有优异的选择性吸附能力，材料在吸附过后能够通过外加磁场被回收利用，在强酸强碱以及盐溶液中都能保持较高的水接触角，但制备此纳米复合材料的过程重复性差，吸油后保油性差、对油污的吸附速率慢，吸附能力最大只能达到自身的9.41倍，因此无法大规模推广用于处理工业漏油。