[发明专利]基于改性三聚氰胺海绵的光热吸附重油材料及制备和应用

说明书

本发明提供了一种石墨烯改性的三聚氰胺海绵作为重油吸附材料。所述材料的制备方法包括以下步骤：将适量氧化石墨超声分散在水中，配制得到氧化石墨烯分散液。将三聚氰胺海绵清洗至干净，在50~70℃的条件下干燥4~6h。将前述清洗过的三聚氰胺海绵浸入氧化石墨烯分散液中，充分浸渍均匀，在50~70℃的条件下干燥4~6h，然后在惰性气氛、200~600℃的温度条件下处理1~60min，得到还原氧化石墨烯基改性三聚氰胺海绵。所述制备方法操作简单、成本低，而且实现了石墨烯对海绵骨架的有效报包裹，使其具备良好疏水性和光热性能。将前述改性三聚氰胺海绵在光照条件下用于在油品吸附，不但可以实现快速吸附，还可以重复利用，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及环境保护及吸附材料领域，尤其是涉及一种利用改性三聚氰胺海绵制备光热吸附重油材料的方法。

背景技术

随着工业的快速发展，海洋石油资源不断被开发利用，在开采、运输、加工和使用过程中，诸如海洋油田泄漏井喷、输油管道破裂、油轮失事等事故造成的海上石油泄漏屡屡发生，造成了巨大的经济损失和生态环境破坏。泄露的石油漂浮在水面上，迅速扩散形成油膜，可通过扩散、蒸发、溶解、乳化、光降解以及生物降解和吸收等进行迁移、转化，增大了处理泄露石油的难度。传统的水上溢油处理方法，如化学试剂法和燃烧法，在一定程度上会产生有毒害物质而造成二次污染，并且难以回收石油而造成浪费；围栏法和机械法因溢油易乳化沉淀使油水分离不彻底，清理效果较差。

与前述方法相比，吸附法具备吸附油品速率相对较高、油水分离效果明显、选择性强的优点，有望成为有效解决问题的可行方法之一。传统的吸油材料包括无机材料、天然有机材料和有机合成材料等，国内外研究工作者对前述吸油材料进行了广泛的研究，包括稻草、棉花、砂石、沸石等天然吸油材料和碳基气凝胶、多孔氮化硼纳米薄片、有机硅气凝胶等有机合成吸油材料。然而，由于泄漏的原油通常粘度较高，或因轻组分挥发使其粘度显著上升，导致其流动性差、扩散系数小，使得其渗透到前述吸附材料孔隙中的速度极为缓慢。综上可知，现有的天然吸油材料存在吸附容量低、油水分离效果差、吸附速率低的问题，而人工合成吸油材料不但成本高、吸附速率也不高，均不能满足环境治理的要求；基于此，吸附法尚未广泛应用于处理实际水上溢油情况。

三聚氰胺海绵是一种以三聚氰胺为原料制备的三维柔性泡沫；作为吸附剂其具备下述优点：(1)内部具有丰富的孔道结构，孔隙率高达95％以上；(2)主链结构为六元环，具有结构稳定、不易分解的特点；(3)含氮量高，具备良好的阻燃特性，降低了燃烧风险；(4)制备成本低、孔隙率高、弹性好、易于改性。然而，由于其不具有疏水性，限制了它在油品吸附方向上的应用。石墨烯是一种通过碳原子的sp²杂化方式相互连接而成的新型二维碳纳米材料，具有超疏水、光热性能优异、密度超低和比表面积巨大等特性；将该二维材料组装成三维材料，可在保留其优异特性同时改善石墨烯片层之间极易团聚问题。研究人员对于石墨烯改性的吸油海绵进行了一定的研究，但往往采用浸渍或者浸涂后水热还原的方法制备得到，因此往往存在耗时耗能高、石墨烯-海绵之间的结合力差的问题，从而无法实现超疏水和超亲油性能。因此，采用简单、低成本的方法得到石墨烯-海绵结合力强的吸附材料，是现有技术中亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术中改性三聚氰胺海绵用于油品吸附所存在的问题，本发明提供了一种石墨烯改性的三聚氰胺海绵作为重油吸附材料。所述的改性三聚氰胺海绵通过石墨烯对三聚氰胺海绵骨架的有效包裹，实现了材料的综合导热性能的显著提升和重油的快速吸附。同时，所述的改性三聚氰胺海绵具备制备方法简单、成本低，可以多次重复利用的优势，具有良好的实际应用前景。

本发明的技术方案：基于改性三聚氰胺海绵的光热吸附重油材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将适量氧化石墨超声分散在水中，配制得到氧化石墨烯分散液。其中，所述的氧化石墨烯分散液的质量浓度为0.5～3mg/ml，超声分散的时间为10～30min。