[发明专利]一种具有油液快速传导能力的吸油材料的制备方法及应用

说明书

本发明涉及吸油材料技术领域，提供了一种具有油液快速传导能力的吸油材料的制备方法及应用。其制备包括：1)将异形纤维与低熔点纤维进行混合开松，形成纤维团，其中低熔点纤维的质量百分含量为10％～20％；2)梳理、拉伸纤维团，形成取向排列的纤维条；3)将纤维条制成三维结构，并进行疏水改性，形成具有油液快速传导能力的吸油材料。本发明通过异形截面纤维材料诱导毛细吸附效应，激发油液在取向排列孔隙内的瞬间定向传导；所得吸油材料疏水性强，吸油倍率高于常规报道吸油材料，可几秒内快速吸附高粘度漏油。应用时，可用其圈围水面大面积漏油并在一端连接压力泵，通过原地泵抽，实现泄漏原油的快速、高效、大规模、低成本回收。

技术领域

本发明涉及吸油材料技术领域，具体涉及一种具有油液快速传导能力的吸油材料的制备方法及应用。

背景技术

油类泄漏污染是目前全球面临的主要环境污染源之一。根据国际邮轮船舶污染联合会(ITOPF)统计，2010-2017发生7吨以上的大规模漏油事故达到53次，导致共4.7万吨石油泄露，而1吨漏油可以在水面上形成12km²的油膜，对水生生态环境造成严重破坏。

油类污染物的生物降解性差，在水中又极易扩散，要将其有效去除面临很多挑战。其中，利用吸油材料进行吸附转移，在各种漏油事故处理中发挥了主要作用。吸附法的漏油清理效率取决于所用的吸油材料，与材料表面亲疏特性和内部孔隙结构密切相关。运用聚丙烯纤维等为主要材料的传统吸油毡，具有较好的吸油倍率，但其吸油速率慢，吸附油膜时间一般需要4-6小时且容易再漏油，通过其清理的漏油海域往往几年后仍遗留大量油污，水体浑浊。在未来，研究和发展高效快速吸油材料是有效控制大面积漏油环境污染的主要途径。

以有机粘土、二氧化硅颗粒、CaCO₃粉末等为代表的无机矿物材料是最早用于漏油清理的吸附材料之一，其优点是价格低廉，容易获取，缺点是浮力差、吸油倍率低，同时粉末或颗粒形态不利于操作与吸油后的处理。而以石墨、活性炭等为基础的纳米复合材料，虽然吸油倍率高，但其制备过程能耗高且碳化产量低，因此成本高。以PU泡沫、三聚氰胺泡沫等为代表的合成有机吸附材料，具有较好的油水选择性且易大规模化制备，作为活性炭的替代物之一被广泛研究，其缺点是吸油速率慢、容易漏油。天然吸附材料，如棉纤维、香蒲纤维、稻壳、玉米秸秆、蔗渣等，虽然廉价易得，具有环保和经济的优势，但是大部分材料的疏水性都较差，吸油的同时也吸收高含量的水分，导致吸油倍率较低，需要用大量的材料才能吸附少量的油液(Wahi et al.,Sep PurifTechnol.2013,113,51-63)。

解决上述问题的方法之一是通过表面改性，制备超疏水、超亲油吸附材料(θ_水150°，θ_油～0°)，如综述《先进材料》(Adv.Mater.2016,28,10459)和部分专利(CN111116978A，CN111068614A，CN108586795A)所报道的海藻酸钠气凝胶、壳聚糖气凝胶、木质泡沫、炭基气凝胶等。以改性方法得到的超疏水吸油材料，其在提高吸油效率的同时也引发了新的问题，如材料的超疏水性缺乏机械稳定性，制备工艺耗时长，成本耗损大，甚至需要用到复杂设备以及产生有毒副产物，真正得到应用的很少。例如，Jamalludin等基于废弃甘蔗渣制备的绿色陶瓷中空纤维油水分离膜，需要耗时7天准备由TEOS和MTES碱催化水解得到的SiO₂溶胶，以及后期400℃条件下的长时间煅烧(Jamalludin et al.,Arab.J.Chem.2020,13,3558-3570)。