CN105080501A - 一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新材料技术领域。一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将锯末洗涤、烘干后过30目筛，用浓碱对锯末进行浸泡预处理，浸泡时间为18-24h，调节pH至中性后过滤、洗涤、干燥，得到预处理后的锯末；（2）将脂肪酸、加有浓硫酸的正己烷，加入到预处理后的锯末中，使脂肪酸与锯末质量比为1:2.5~5，加有浓硫酸的正己烷的用量为淹没锯末，浓硫酸用量为脂肪酸质量的5%-10%，在60~70℃下反应6-12h；（3）冷却，过滤，先后用丙酮、蒸馏水多次洗涤，烘干后即得到可降解吸油材料。本发明制备工艺简单，反应温和，便于操作，吸油后可通过挤压回收部分油品，还能直接用作燃料，材料易于降解，不会对环境造成二次污染。

Description

一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，具体是指一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法。

背景技术

近年来，随着工业的发展，工厂含油废水、废气的排放以及油船、油罐泄漏事故增加造成的环境污染日益严重，据统计，每年经由各种途径进入海洋的石油烃达到600~1000万吨，排入中国沿海的石油烃每年约10万吨以上，油污染已经对人们的生活和海洋环境造成了威胁。

目前，吸油材料主要分为3类：无机矿物质材料、有机合成材料和天然生物质材料。无机矿物材料如云母，蛭石，珍珠岩碳酸钙等价廉量广，但其吸油率低，吸油后回收再利用率也低，不利于广泛使用；有机合成材料如聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯酸树脂等虽然吸油率高，但由于有机合成材料降解困难，会造成对环境的二次污染；天然生物质材料如秸秆、锯末、甘蔗渣、泥炭等不仅分布广泛，本身具有很好的吸油性，而且吸油后易于回收处理，可降解，环境友好。用天然生物材料制备高吸油材料在含油废水处理中已经得到应用。中国专利“一种改性农业秸秆制备的水体溢油吸附剂及其制法和应用”（申请号201210271903.4公布日2013年01月16日）采用农业秸秆，经碱液预处理后，用纤维素酶对秸秆改性，在经过灭霉、过滤、洗涤、干燥后得到水体溢油吸附剂，该吸附剂对溢油的吸附量为16.5g/g。华南理工大学的孙润仓、孙晓峰以农业秸秆为原料，在100~135℃下对其进行乙酰化改性，获得一种高效吸油材料。通过进一步优化工艺条件，他们再加入催化剂的条件下将乙酰化反应温度降低到了50~80℃。陈渊等人[陈渊，罗志辉，韦庆敏，杨家添，谢秋季，茆岳雷]公开了一种木屑制备高吸油材料的方法，以速生桉木屑为原料，采用搅拌磨对木屑纤维进行活化处理后，用甲基苯磺酸作催化剂，通过乙酰化工艺获得木屑高吸油材料。

马尾松分布极广，北自河南及山东南部，南至两广、湖南(慈利县)、台湾，东自沿海，西至四川中部及贵州，遍布于华中华南各地。一般在长江下游海拔600~700m以下，中游约1200m以上，上游约1500m以下均有分布，是中国南部主要材用树种。马尾松树脂道大而多，横切面有明显油脂圈，本身就具有很好的吸油能力，但由于其纤维含量也很高，纤维素上的羟基具有亲水性，所以马尾松锯末吸油能力也很好，通过对锯末纤维素上羟基的改性，使其亲油性增加，亲水性降低，成为高效吸油剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，以解决水体溢油污染问题。

为了实现以上目的，本发明采用了下列技术方案：一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，是采用脂肪酸在浓硫酸催化作用下改性天然生物锯末；其特征在于包括以下步骤：

（1）将锯末洗涤、烘干后过30目筛，用浓碱对锯末进行浸泡预处理，浸泡时间为18-24h，调节pH至中性后过滤、洗涤、干燥（烘干），得到预处理后的锯末；

（2）将脂肪酸、加有浓硫酸的正己烷，加入到步骤（1）得到的预处理后的锯末中，使脂肪酸与锯末质量比为1:2.5~5，加有浓硫酸的正己烷的用量为淹没锯末（锯末与加有浓硫酸的正己烷体积比为1:3~5），浓硫酸用量为脂肪酸质量的5%-10%，在60~70℃下反应6-12h；

（3）冷却，过滤，先后用丙酮、蒸馏水多次洗涤（多次为各2-3次洗涤），烘干后即得到可降解吸油材料。

步骤（1）所述锯末是马尾松锯屑经粉碎机粉碎后得到。

步骤（1）所述浓碱优选浓度为2-3mol/L的NaOH溶液；浸泡时间为24h。

步骤（1）所述用来调节pH值的是1mol/L的盐酸溶液。

步骤（1）所述过滤方式优选抽滤，洗涤液为蒸馏水；干燥温度优选80℃，时间为24h。

步骤（2）所述浓硫酸优选质量分数为98%的浓硫酸。

步骤（2）所述脂肪酸为油酸、硬脂酸或正癸酸，脂肪酸优选油酸。

步骤（2）所述脂肪酸与锯末的质量比优选1:2.5，反应温度优选67℃，反应时间优选8-10h。

锯末的主要成分为纤维素、半纤维素以及木质素，木质素具有一定的亲油性，而纤维素由于其本身带有许多羟基，具有一定的亲水性；锯末经过浓碱预处理去除表面的一层胶质后，呈现出多孔结构，具有良好的吸附作用，再通过改性将锯末纤维素上的亲水羟基转换为其他亲油基团，这样改性的锯末便成为一种良好的吸油材料。本发明以马尾松锯末为原料（使用的树木种类是马尾松，马尾松在中国具有广泛的分布，价廉易得），采用浓碱对锯末进行预处理后，以浓硫酸为催化剂，用脂肪酸对锯末进行改性以获得吸油材料。经测定，改性后的锯末对多种油品具有较好的吸附性，且具有吸油效率高、速率快、保油率高、可重复使用和环境友好等特点。

本发明具有以下优点：

（1）本发明采用天然生物锯末为改性原料，来源广泛，成本低廉。

（2）本发明制备工艺简单，反应温和，便于操作。

（3）本发明制备的水体溢油吸附剂，吸油后可通过挤压回收部分油品，还能直接用作燃料，材料易于降解，不会对环境造成二次污染。

（4）本发明可广泛用于海水污染处理，河流及工业含油污水处理。

具体实施方式

实施例1：

一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，包括以下步骤：

（1）将马尾松锯屑洗净，干燥至恒重，粉碎后过30目筛网，得马尾松锯末；

在室温下用2mol/L的NaOH溶液浸泡锯末，浸泡时间为24h，然后用1mol/L的盐酸溶液调节pH至中性，过滤后用蒸馏水洗净，烘干至恒重，得到预处理后的锯末；

（2）将经过预处理后的锯末置于反应器中，按照质量比脂肪酸（采用油酸）：锯末为1:2.5向反应器中加入油酸，再加入滴有浓硫酸的正己烷，加入滴有浓硫酸的正己烷的量为使其淹没锯末，浓硫酸（质量分数为98%的浓硫酸，以下相同）用量为脂肪酸质量的8%，混合物在温度为67℃下反应8h；

（3）反应完成后冷却，过滤，先后用丙酮、蒸馏水洗涤（各洗涤2次），烘干至恒重即得可降解吸油材料（或称水体溢油吸附剂，或称改吸油剂）。可降解吸油材料对溢油吸附量为12.5g/g，说明吸附性好。

实施例2

一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，包括以下步骤：

（1）将马尾松锯屑洗净，干燥至恒重，粉碎后过30目筛网，得马尾松锯末；

在室温下用2mol/L的NaOH溶液浸泡锯末，浸泡时间为24h，然后用1mol/L的盐酸溶液调节pH至中性，过滤后用蒸馏水洗净，烘干至恒重，得到预处理后的锯末；

（2）将经过预处理后的锯末置于反应器中，按照质量比脂肪酸（采用硬脂酸）：锯末为1:2.5向反应器中加入硬脂酸，再加入滴有浓硫酸的正己烷，加入滴有浓硫酸的正己烷的量为使其淹没锯末，浓硫酸用量为脂肪酸质量的5%，混合物在温度为67℃下反应8h；

（3）反应完成后冷却，过滤，先后用丙酮、蒸馏水洗涤（各洗涤3次），烘干至恒重即得可降解吸油材料（或称水体溢油吸附剂），可降解吸油材料对溢油吸附量为10.9g/g，说明吸附性好。

实施例3

一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，包括以下步骤：

（1）将马尾松锯屑洗净，干燥至恒重，粉碎后过30目筛网，得马尾松锯末；

在室温下用2mol/L的NaOH溶液浸泡锯末，浸泡时间为24h，然后用1mol/L的盐酸溶液调节pH至中性，过滤后用蒸馏水洗净，烘干至恒重，得到预处理后的锯末；

（2）将经过预处理后的锯末置于反应器中，按照质量比脂肪酸（采用正癸酸）：锯末为1:2.5向反应器中加入正癸酸，再加入滴有浓硫酸的正己烷，加入滴有浓硫酸的正己烷的量为使其淹没锯末，浓硫酸用量为脂肪酸质量的7%，混合物在温度为67℃下反应8h；

（3）反应完成后过滤，先后用丙酮、蒸馏水洗涤（各洗涤3次），烘干至恒重即得可降解吸油材料（或称水体溢油吸附剂），可降解吸油材料对溢油吸附量为11.2g/g，说明吸附性好。

实施例4

一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，包括以下步骤：

（1）将马尾松锯屑洗净，干燥至恒重，粉碎后过30目筛网，得到马尾松锯末；

在室温下用2mol/L的NaOH溶液浸泡锯末，浸泡时间为24h，然后用1mol/L的盐酸溶液调节pH至中性，过滤后用蒸馏水洗净，烘干至恒重，得到预处理后的锯末；

（2）将经过预处理后的锯末置于反应器中，按照质量比脂肪酸：锯末为1:5向反应器中加入油酸，再加入滴有浓硫酸的正己烷，加入滴有浓硫酸的正己烷的量为使其淹没锯末，浓硫酸用量为脂肪酸质量的10%，混合物在温度为67℃下反应10h；

（3）反应完成后过滤，先后用丙酮、蒸馏水洗涤（各洗涤2次），烘干至恒重即得可降解吸油材料（或称水体溢油吸附剂），可降解吸油材料对溢油吸附量为10.7g/g，说明吸附性好。

实施例5

一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，包括以下步骤：

（1）将马尾松锯屑洗净，干燥至恒重，粉碎后过30目筛网，得到马尾松锯末；

在室温下用3mol/L的NaOH溶液浸泡锯末，浸泡时间为18h，然后用1mol/L的盐酸溶液调节pH至中性，过滤后用蒸馏水洗净，烘干至恒重，得到预处理后的锯末；

（2）将经过预处理后的锯末置于反应器中，按照质量比脂肪酸：锯末为1:3.5向反应器中加入油酸，再加入滴有浓硫酸的正己烷，加入滴有浓硫酸的正己烷的量为使其淹没锯末，浓硫酸用量为脂肪酸质量的7%，混合物在温度为60℃下反应12h；

（3）反应完成后过滤，先后用丙酮、蒸馏水洗涤（各洗涤3次），烘干至恒重即得可降解吸油材料（或称水体溢油吸附剂），可降解吸油材料对溢油吸附量为11.3g/g，说明吸附性好。

Claims (10)

1.一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将锯末洗涤、烘干后过30目筛，用浓碱对锯末进行浸泡预处理，浸泡时间为18-24h，调节pH至中性后过滤、洗涤、干燥，得到预处理后的锯末；

（2）将脂肪酸、加有浓硫酸的正己烷，加入到预处理后的锯末中，使脂肪酸与锯末质量比为1:2.5~5，加有浓硫酸的正己烷的用量为淹没锯末，浓硫酸用量为脂肪酸质量的5%-10%，在60~70℃下反应6-12h；

（3）冷却，过滤，先后用丙酮、蒸馏水多次洗涤，烘干后即得到可降解吸油材料。

2.根据权利要求1所述一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，其特征在于，步骤（1）所述锯末是马尾松锯屑经粉碎机粉碎后得到。

3.根据权利要求1所述一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，其特征在于，步骤（1）所述浓碱优选浓度为2-3mol/L的NaOH溶液。

4.根据权利要求1所述一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，其特征在于，步骤（1）所述浸泡时间为24h。

5.根据权利要求1所述一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，其特征在于，步骤（1）所述用来调节pH值的是1mol/L的盐酸溶液。

6.根据权利要求1所述一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，其特征在于，步骤（1）所述过滤方式优选抽滤，洗涤液为蒸馏水。

7.根据权利要求1所述一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，其特征在于，步骤（1）所述干燥温度优选80℃，时间为24h。

8.根据权利要求1所述一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，其特征在于，步骤（2）所述浓硫酸优选质量分数为98%的浓硫酸。

9.根据权利要求1所述一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，其特征在于，步骤（2）所述脂肪酸为油酸、硬脂酸或正癸酸。

10.根据权利要求1所述一种使用天然锯末制备可降解吸油材料的方法，其特征在于，步骤（2）所述脂肪酸与锯末的质量比优选1:2.5，反应温度优选67℃，反应时间优选8-10h。