[发明专利]一种利用牡蛎壳制备超疏水PDMS/HA海绵的方法

说明书

一种利用牡蛎壳制备超疏水PDMS/HA海绵的方法，涉及一种超疏水海绵的制备方法。本发明是要解决现有的超疏水亲油材料稳定性差、重复利用率低和处理量小的技术问题。本发明：一、制备纳米羟基磷灰石；二、制备超疏水负载改性材料；三、制备超疏水纳米PU海绵。本发明所用的前驱体材料为废弃牡蛎壳，来源丰富、价格低廉且环保；本发明制备的超疏水PDMS/HA海绵吸附材料的吸附量大，同时该材料具有高的稳定性。本发明制备的超疏水PDMS/HA海绵吸附材料吸附大豆油的循环吸附质量容量，经过十次循环吸附后吸附质量容量并没有明显下降。本发明制备的超疏水PDMS/HA海绵吸附材料应用于酸碱盐环境中油水的持续分离。

技术领域

本发明涉及一种超疏水海绵的制备方法。

背景技术

近年来，原油、化学有机物等的泄漏是环境污染中比较常见也是较难处理的污染问题。海洋中原油泄漏易导致海洋生物的大量死亡，而化工厂有机物污水的排放则会导致江河水体、土壤的污染。因此检测与治理原油、化学有机物泄漏问题备受关注。传统的处理方法大多存在制备复杂、成本高、二次污染、原油回收率低、材料重复使用率低等缺点。因此研究一种经济、高效的方法制备简单快速、低成本、无污染的材料用于治理原油泄漏以及原油回收利用是非常必要的。

随着海洋贝壳类市场需求的不断扩大，以牡蛎为代表的贝类养殖规模、加工规模得以大幅提高，同时餐饮企业对贝类的需求也大幅增加。而牡蛎壳在生产和消费环节未能得到有效资源利用和回收，造成较大环境污染和资源浪费。研究牡蛎壳废弃物的回收和高值化利用，探索切实可行的牡蛎壳废弃物的回收利用方式，建立完善的牡蛎壳废弃物回收利用体系，不仅能够解决牡蛎壳的环境污染问题，也能带来可观的经济效益。

超疏水性是一种水接触角大于150°的特殊润湿性，而表面粗糙度和表面能是影响润湿性的重要因素。润湿性是通过材料的表面设计和改性使其具有低的表面能和适当的粗糙结构。通过构筑等级微纳米结构和改性低表面能的物质，使其成为超疏水表面。利用疏水亲油特性，可以进行有效的油的选择性吸收，可以实现油水分离。超疏水超亲油表面的制备通常在固体表面构筑粗糙结构，这种具有超疏水超亲油性质的材料可以选择性吸附含油污水中的油，具有良好的应用前景。然而基于超疏水吸附材料的应用也存在很多问题，例如稳定性差、重复利用率低、处理量小等，这些问题都亟待解决。

发明内容

本发明是要解决现有的超疏水亲油材料稳定性差、重复利用率低和处理量小的技术问题，而提供一种利用牡蛎壳制备超疏水PDMS/HA海绵的方法。

本发明的利用牡蛎壳制备超疏水PDMS/HA海绵的方法是按以下步骤进行的：

一、制备纳米羟基磷灰石(HA)：将牡蛎壳超声洗涤干净，置于烘箱中烘干；将烘干后的牡蛎壳粉碎，过200目～220目的筛子；将能过筛的牡蛎壳粉末放在马弗炉中，高温煅烧后形成CaO粉末，然后将CaO粉末与蒸馏水混合，得到氢氧化钙混合液；用正磷酸水溶液在室温下滴定氢氧化钙混合液，调节pH为6.5～8，经搅拌后，放置在烘箱中，在温度为80℃～85℃的条件下反应10h～11h，然后在研钵中研磨，过400目～420目的筛子，保留能过筛的即为羟基磷灰石；

所述的高温煅烧的温度为900℃～950℃，升温速率为3℃/h～5℃/h，保温时间为3h～4h；

所述的CaO粉末的质量与蒸馏水的体积比为1g:(3mL～5mL)；

一、制备超疏水负载改性材料：将聚二甲基硅氧烷(PDMS)、正硅酸乙酯(TOES)溶于正己烷中，在转速为500r/min～550r/min的条件下搅拌30min～40min，然后加入步骤一制备的羟基磷灰石，在转速为700r/min～750r/min的条件下搅拌60min～65min，得到超疏水海绵的改性溶液；

所述的聚二甲基硅氧烷、正硅酸乙酯、正己烷和步骤一制备的羟基磷灰石的用量比为(1mL～3mL):(0.5mL～0.7mL):(40mL～50mL):(0.8g～1g)；