[发明专利]一种超疏水性海绵及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种超疏水性海绵及其制备方法，所述的方法为：配制pH值为8.2‑8.5的1.5‑2.5g/L盐酸多巴胺水溶液，将一定体积的正硅酸乙酯和十八硫醇溶解在无水乙醇中再加入到所述的盐酸多巴胺水溶液中，搅拌混合均匀，形成稳定溶液；将作为模板的聚氨酯海绵浸没于所得溶液中，室温下搅拌反应20‑24小时，所得产物经去离子水清洗、干燥，得到超疏水性海绵。本发明所述的超疏水海绵可作为吸附剂用于处理含油废水，油品可分层废水吸收效率达到99％以上，回收效率达70％以上；油品易分散废水吸收效率达70％以上。

(一)技术领域

本发明涉及一种超疏水性海绵及其制备方法与应用。

(二)背景技术

超疏水材料是指与水滴的接触角大于150°的材料，由于其特殊润湿性，超疏水材料在油水分离、防水防雾、自清洁、抗腐蚀等众多领域有着应用潜力。而其中超疏水三维多孔材料具有丰富的空隙结构来储存有机物，能够在抵抗水吸附的同时具有高效的吸收能力，使其在油水分离领域有巨大的优势和应用前景。

多巴胺是多巴(DOPA)的衍生物，分子内部含有大量邻苯二酚官能团，在潮湿弱碱性条件下可发生氧化自聚合反应，形成一系列聚合物——聚多巴胺(PDA)，聚多巴胺具有很强的黏附性能，潮湿环境下几乎可以黏附在所有固体材料表面。不仅如此，聚多巴胺还能够与氨基(-NH₂)、巯基(-SH)等基团发生二次反应，使物体表面进一步功能化，用于制备超疏水性材料。

溶胶-凝胶法是目前制备纳米二氧化硅微球的主要方法，该工艺是将硅酸酯与无水乙醇按一定的物质的量比搅拌成均匀的混合溶液，在搅拌状态下缓慢加入适量的去离子水然后调节溶液的pH值，再加入合适的表面活性剂，将所得溶液搅拌后在室温下陈化制得凝胶，再通过干燥等步骤制得所需纳米SiO₂粉体。

含油废水来源广泛，成分复杂。含油废水主要来源于石油化工、钢铁、焦化、煤气发生站、机械加工等工业部门。目前，我国的石油工业已进入一个新的发展阶段，原油产量持续上升，因此，各类含油废水排放量也逐年增长。据统计，全世界油田、炼油厂和石油化工厂每年排出的废水中含有原油及其制品共约30万吨，随游轮直接排入海洋的游轮达100万吨，工业废机油和汽车废油共约130万吨。

在工业中排放出的大量含油废水，还含有部分未除尽的油品，这不但对水环境造成一定污染，也造成了油品资源的浪费。含油废水对于水环境有很多不利影响，如浮油易在水面扩散成油膜，抑制了水体与大气的气体交换，使水体缺少溶解氧，导致水中动植物死亡，破坏了生态环境。同时，油类本身和它的分解产物中，存在着多种有毒物质，这些物质在水体中被水生生物摄取、吸收、富集，造成水生生物畸变。而目前对含油废水的处理方法主要有：布气上浮法、离心分离法、生物法等。其中布气上浮法的优点是设备简单，管理方便，电耗较低，但缺点是耗时较长，且气泡破碎不细，一般不小于1000微米，上浮效果受到限制，且如采用多孔材料曝气上浮法，多孔材料容易堵塞，影响运行；离心分离法能够除去含油废水中的油品和固体颗粒，但是处理成本较高；生物法能够分解废水中的油品和其他污染物，但耗时长、效率低且不能回收利用其中的油品。

一般来说，油的密度比水小，油品在废水中可以浮于表面，和水明显分层。但如果由于工艺上添加了表面活性剂或水体扰动较大，油品可能被打碎成很小的液滴分散于水中，这也增加了油水分离的难度。红外测油仪是根据特殊情况的需要，限定了波长范围的红外光谱仪，主要由红外单色器，样品池，红外探测器，驱动系统，数据采集系统及微机组成，可快速，准确地测量水样中有机碳氢化合物极其衍生物的污染程度。

(三)发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供超疏水性海绵及其制备方法与应用。

本发明基于聚多巴胺的超强黏附性，黏附以氨水为催化剂、正硅酸乙酯水解得到的纳米二氧化硅，在包裹着一层聚多巴胺膜的海绵表面构筑微纳米结构，加以低表面能物质修饰后制备出具有超疏水性的材料，用于高效吸收含油废水中的油品并加以回收再利用。