[发明专利]以煤气化渣为原料制备的超疏水/超亲油吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种以煤气化渣为原料制备的超疏水/超亲油吸附剂及其制备方法和在选择性分离水包油乳液中的油中的应用。制备方法包括：将煤气化渣破碎筛分并水洗干燥后，在盐酸溶液中浸渍，然后水洗至中性，干燥后得到处理过的煤气化渣；将处理过的煤气化渣与碱性活化剂混合后，加水配制成饱和溶液，室温搅拌充分后干燥，并置于氮气气氛下微波活化，水洗至中性后干燥，得到化学活化的煤气化渣；将化学活化的煤气化渣浸渍于硝酸溶液中，并加入双氧水进行超声刻蚀处理，经洗涤干燥后得到多孔活性吸附剂；将多孔活性吸附剂加入低表面能物质的丙酮溶液中，室温浸渍充分，经固液分离、洗涤、干燥，得到超疏水/超亲油吸附剂。

技术领域

本发明涉及吸附材料领域，具体涉及一种以煤气化渣为原料制备的超疏水/超亲油吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

石油泄漏和工业生产每年产生数千万吨的含油废水，不仅对生态环境造成严重危害，而且对人类生产和生活也带来了巨大影响。含油废水成分复杂，如何高效分离含油废水，特别是高效分离稳定的油水乳液，已引起广泛关注。

传统的油水分离技术包括重力分离、离心分离和气浮分离。前两者是基于油水相对密度差异在重力或离心力作用下实现分离，主要用于大尺寸油水混合物的分离，不能分离尺寸较小的乳液及溶解油，且对于密度相近的油/水混合物的分离效果不佳。气浮法是向含油废水中注入高度分散的气体与油滴接触形成共聚体，在浮力作用下漂浮于水面，实现油和水的分离；该法可用于分离乳化的油水混合物。但是，气浮法不能用于处理毒性高、挥发性强的含油废水，易将水体中的有毒、有害物质带入空气中，威胁人类的健康。

吸附法是目前比较有前景的分离技术，主要利用固体吸附剂固有的多孔、比表面积大的特性，吸附废水中的油类污染物和有机污染物，实现油和水的有效分离。

通过对吸附剂进行表面改性可制备出具有特殊润湿性的吸附剂材料，进一步提高吸附剂的油水分离效果。这些具有特殊润湿性的吸附剂不仅可以用来分离不溶的油水混合物，而且对于粒径较小的乳液也具有较高的分离效率。

超疏水/超亲油吸附剂对水有排斥作用而对油有极强的亲和力，是典型的“除油”型吸附剂，能够选择性分离各种油水混合物及吸附水面的浮油，表现出超高的分离效率。

煤气化渣是煤经过高温气化骤冷后的产物，是煤气化过程中原煤中的无机矿物组分和未进行完全氧化的炭质组分转变形成的一种煤基固废，年产量高达数千万吨。

煤气化渣具有结构微细疏松、无定形碳含量丰富、硅质组分反应活性较高、孔隙结构丰富等优良特性，具有制备成吸附剂的潜质。通过对煤气化渣表面进行亲油/疏水改性，可提高煤气化渣对油的亲和力并用于含油废水处理，进而实现煤气化渣资源化利用。

因此，煤气化渣是一种比较理想的制备超疏水/超亲油吸附剂的原料，其关键在于如何将煤气化渣制成超疏水/超亲油吸附剂。

发明内容

针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本发明提供了一种以煤气化渣为原料制备超疏水/超亲油吸附剂的方法，所得吸附剂对水有排斥作用而对油有极强的亲和力，能够选择性分离水包油乳液中的油。

具体技术方案如下：

一种以煤气化渣为原料制备超疏水/超亲油吸附剂的方法，如图1所示，包括步骤：

(1)将煤气化渣破碎筛分并水洗干燥后，在盐酸溶液中充分浸渍，然后水洗至中性，干燥后得到处理过的煤气化渣；

(2)将处理过的煤气化渣与碱性活化剂混合后，加水配制成饱和溶液，室温搅拌充分后干燥，得到浸渍了碱性活化剂的煤气化渣，并置于氮气气氛下微波活化，水洗至中性后干燥，得到化学活化的煤气化渣；