[发明专利]一种吸油用原纤维气凝胶的制备方法

说明书

本发明涉及一种吸油用原纤维气凝胶的制备方法。以原纤维为原料，其制备方法包括纤维预处理、酸碱法原纤维提取、均质化、冷冻干燥，最后进行疏水改性处理。该制备方法工艺简捷，反应周期短，可实现循环使用且绿色环保，具有批量生产的前景。所制得的吸油用原纤维气凝胶材料静态水接触角为140‑155°，饱和吸油量为15‑40g/g，重复使用次数高于5次。

技术领域

本发明属于多孔材料的制备工艺领域，具体涉及一种吸油用原纤维气凝胶的制备方法。

背景技术

有机物污染，特别是油污污染已经成为不可避免地环境问题。近年来，海洋泄油、溢油事件频繁，所造成的海洋水体油污污染问题不容小视。此外，在日常工业生产过程中，输油管道因工作强度、材质寿命而发生的溢油、泄油问题较多，管路泄油事件发生概率极大。吸附法是较燃烧法、电解法等传统油污处理方法而言，具有使用简单、成本较低、相对环保等突出优势，其发展应当予以大力支持。

气凝胶材料是一种具有多孔的新材料，其具备大孔隙率、大比较面积等诸多优异特点。气凝胶材料曾被广泛应用于军工隔热领域。但是其突出的孔隙率，在孔径调控手段的支持下，能够被很好的应用于环保吸附领域。其中，通过孔径调控技术所制备的大孔气凝胶材料能够很好的应用在吸油领域。而采用原纤维直接制备得到气凝胶材料能够极好的解决其工业原料价格高的问题，从源头控制了气凝胶材料产业化的推广瓶颈。

综合来看该材料能够满足目前有机物吸附、油污处理的需求，该原纤维气凝胶制备方法的提出，能够很好的推进气凝胶产业化的发展。解决目前气凝胶制备价格高的问题，使其在海洋油污处理、工业油链处理、日常生活油污处理等领域获取更大的应用前景。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种吸油用原纤维气凝胶的制备方法。

本发明的技术方案为：一种吸油用原纤维气凝胶的制备方法，其具体步骤如下：

(1)纤维原料的预处理

将新鲜植物纤维或植物残骸通过烘干或自然光晒干进行脱水处理，得到完全干燥的植物纤维原料；

(2)原纤维的提取

将植物纤维原料置入醇水混合液中清洗后，放入碱溶液中加热处理；处理后的植物纤维原料用水清洗后，再置入酸性氧化剂溶液中升温处理，得到白色絮状原纤维胶状物，用水清洗得到原纤维；

(3)原纤维气凝胶材料的制备

取原纤维作为前驱体，均匀分散在醇水混合液中；向液中加入氨水，混合均匀，再加入无机硅源，并持续搅拌，使得氧化硅能很好包裹住纤维；使用醇水混合液清洗后，将上述处理好的原纤维溶液重新分散在模具中，进行冷冻干燥处理，得到纤维气凝胶材料；

(4)原纤维气凝胶材料的疏水改性

对步骤(3)制得的纤维气凝胶材料用具有疏水基团的有机硅源对上述材料进行化学气相沉积的疏水改性处理，制得吸油用原纤维气凝胶。

优选步骤(1)中所述的新鲜植物纤维为：叶纤维、种子纤维或果实纤维。

优选步骤(2)和(3)中所述的醇水混合液中的醇均为甲醇、乙醇或丙醇；醇水混合液中醇水的体积比均为(0.5-5)：1。

优选步骤(2)中所述的植物纤维原料的质量与醇水混合物的体积比为1：(5-20)g/ml。步骤(2)中所述的清洗指的是使用醇水混合液进行浸泡或冲洗。

优选步骤(2)中所述的碱溶液指的是LiOH、NaOH或KOH溶液，浓度为0.5-2M；加热处理的温度为40-100℃，加热处理的时间为5-20h。

优选步骤(2)中所述的酸性氧化剂溶液为pH为2-5的亚氯酸钠或氯酸钠溶液；酸性氧化剂溶液质量浓度在3-10％；升温处理的温度为30-80℃，处理的时间为5-20h。