[发明专利]一种简单、低成本超疏水复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种简单、低成本超疏水复合材料的制备方法，选用廉价的稻草灰粉末并将其分散于溶剂中，在超声辅助下，将已清洁预处理的多孔材料在稻草灰溶液中浸润取出晾干，最后将多孔材料在低表面能聚二甲基硅氧烷溶液中浸润取出烘干，得到超疏水复合材料。本发明提供的制备方法绿色环保、过程简单，材料价格低廉，制备得到的超疏水复合材料可广泛用于油或有机溶剂与水混合物的分离与回收。

技术领域

本发明涉及功能材料领域，尤其是涉及一种简单、低成本超疏水复合材料的制备方法。

背景技术

重金属被列入持久性有毒物质，一旦被排入环境后不能被生物降解，会造成水体、土壤及生物的污染，最终会危及人类自身安全。一些微型的诸如铜加工企业由于存在表面处理工艺，需要使用稀硫酸对淬火后的铜管或其他金属管材等进行浸泡、淋洗，会产生少量的清洗废水，主要污染因子包括重金属、pH等，污染物浓度远远大于《污水综合排放标准》（GB8978-1996）三级纳管标准，因此需要进行废水预处理后才能排入市政污水管网或者环境中。现有的重金属废水处理原理包括化学沉淀法（如中和沉淀法、硫化物沉淀法），氧化还原处理法（化学还原法、铁氧体法、电解法、高压脉冲电凝等），溶剂萃取分离法，吸附法，膜分离法，离子交换法，以及生物处理技术等，类别非常多，处理工艺多采用大型混凝池、沉淀池或者氧化池等进行废水处理，或者采用小型化重金属综合废水成套处理系统进行废水处理。但大型废水处理设施处理成本高，添加的试剂量大，致使产生的危废和固废量很大，不适用于小微型企业的少量含重金属废水的处理（日产生量不足1m³）；市售的小型化重金属废水成套处理系统虽然能够满足小微企业要求，但设计过于复杂，且采用纤维滤袋过滤处理易发生堵塞现象，需要专业人员进行维护。

共沉淀是溶液中的沉淀物（载体）析出时，将共存于溶液中的某些组分一起沉淀下来的现象，该技术在水处理领域应用较多，其中氢氧化物共沉淀法应用较广。如在中性条件下可通过氯化铝与硒共沉淀去除废水中的硒，处理效率可达90%左右。Baskan等利用铁氧体共沉淀法去除废水中的铜，处理效率大于99.9%。一般来说，氢氧化物共沉淀法主要利用价廉易得的铁盐和铝盐，或者直接使用氢氧化钙作为共沉淀剂。然而，该方法对目标离子具有选择性，并受共存离子的影响，同时形成的沉淀物量多，共沉物稳定性不强，很容易形成胶状体，不易过滤分离。石油作为一种重要的资源，对世界上任何一个国家的经济发展起着举足轻重的作用。近年来不断涌现的海上溢油事件不仅给石油的安全运输再次敲醒警钟，如何对这些溢油海水进行水体修复，并回收这些海上溢油成为研究者关注的课题。其次，随着社会的的不断发展，工业含油或溶剂废水也越来越多，如何对工业排放造成的大量含油、含溶剂废水等进行净化处理，如何实现油性液体的高效吸附以及油水混合物的快速分离已引起各国政府和公众的广泛关注。

油水分离的方法主要有物理吸附法、原位燃烧法，重力沉降法等，其中重力分离、燃烧分离效率都较低，物理吸附法分离效率较高。传统的吸附材料主要包括沸石、粘土、活性炭，3D多孔海绵、棉布等等吸附材料，但它们吸附油时同时也能吸附水，其分离选择性和效率都较低。江雷院士提出了将超疏水/超亲油材料用于油水分离的设想，具有超润湿性的超疏水/超亲油和超亲水/水下超疏油功能的吸附材料近年来备受关注，其中以超疏水/超亲油材料的研究与报道更甚。一般油和水之间的表面张力相差很大，采用超疏水、超亲油材料浸入在油水混合物中时，它们可以对其油相浸润，对水相排斥，从而达到选择性分离的效果。