專利名稱：一種木棉纖維吸油材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種木棉纖維吸油材料。
背景技術(shù)：
近年來，在石油的開采、精煉和油品的運輸、轉(zhuǎn)移及其使用過程中，原油和成品油泄漏事件頻繁發(fā)生，對水環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重，開發(fā)高效吸油材料一直是人們關(guān)注的熱點。吸油材料通?？梢苑譃闊o機(jī)材料、有機(jī)合成材料和天然高分子材料。無機(jī)材料如活性炭、膨脹石墨、泥炭、二氧化硅、有機(jī)化改性粘土等，因其吸油率低，吸油后回收困難，目前已經(jīng)較少使用；有機(jī)合成材料有聚丙烯、聚氨酯泡沫、丙烯酸酯類和烯烴類吸油樹脂等，它們具有良好的親油性和吸油效率，但其昂貴的成本和難降解性導(dǎo)致其應(yīng)用受到限制；天然高分子材料如亞麻、棉花、乳草、稻草和羊毛等多孔性物質(zhì)，因吸油率高，來源廣泛、價格較低、比較安全。所以，近年來，天然高分子吸油材料的研究逐漸成為焦點。天然高分子類吸油劑中，由于纖維類吸油材料具有廉價、易得、可生物降解等優(yōu)點，近年來的研究開發(fā)最多。對于天然吸油纖維，其吸油作用主要通過纖維表面吸附，所以纖維特性對其吸油性能有較大影響。纖維素中羥基多，有很好的親水性，從而減弱了其吸油能力，也影響了其對油的保持能力，當(dāng)在油水中長時間放置時，所吸著的油易被水所置換而析出。所以，目前國內(nèi)這方面的報道主要集中在將親水性纖維處理成親油疏水的吸油纖維。中國專利CN1171655C報道了一種纖維吸油劑的制備方法，它是將秸桿置于反應(yīng)器中，按照質(zhì)量比1: 1.5 2. O加入乙酸酐，在100 135°C下反應(yīng)為2 5小時，然后將反應(yīng)物分離即得到產(chǎn)品。但該發(fā)明制備的吸油劑每公斤吸附原油、機(jī)器油、食用油重量只有20 30公斤，還存在吸附容量不高和吸附速率不快等不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是利用木棉纖維的特殊優(yōu)勢，經(jīng)進(jìn)一步處理后提供一種吸油容量大、吸油速率快、生物降解性好以及能夠再生利用的天然吸油材料。木棉為木棉科木棉屬的植物，原產(chǎn)地為中國、越南、緬甸、印度等地。木棉纖維具有獨特的薄壁大中空的形態(tài)結(jié)構(gòu)，主要化學(xué)組成為纖維素、木質(zhì)素、木聚糖，纖維表層覆蓋有親油-疏水蠟質(zhì)，具有優(yōu)良的拒水吸油性能。因此，利用木棉纖維可開發(fā)高吸油率和吸油速率的環(huán)保型吸油材料。一種木棉纖維吸油材料，其特征在于材料通過下列方法來制備將木棉纖維置于反應(yīng)器中，加入濃度為IOwt % _50wt%的酸酐，在反應(yīng)介質(zhì)的存在下，在50-140°C下?；磻?yīng)1-4小時，反應(yīng)結(jié)束后分離產(chǎn)物，用有機(jī)溶劑洗滌后再烘干至恒重,得到木棉纖維吸材料。木棉纖維為單細(xì)胞纖維素纖維，胞壁含有64%的纖維素、13%的木質(zhì)素、8. 6%的水分、1. 4% -3. 5%的灰分、4. 7%-9. 7%的水溶性物質(zhì)和2. 3%-2. 5%的木聚糖以及O. 8%的蠟質(zhì)。這種天然纖維具有獨特的薄壁大中空的形態(tài)結(jié)構(gòu)，中空率可高達(dá)87 %，縱向表面有微小凸痕，單纖維密度小，具有優(yōu)良的拒水吸油性能。通過簡單處理可進(jìn)一步除去水溶性物質(zhì)，進(jìn)而再?；幚砜捎欣趯τ偷摹罢T捕”。本發(fā)明所述的木棉纖維采用原生態(tài)的自然長度，或者通過剪切控制在5-lOcm，或者通過濃度為O. 25被-3被％的鹽酸處理后的產(chǎn)物。本發(fā)明所述的酸酐選擇乙酸酐、丁酸酐、己酸酐以及苯甲酸酐中的一種或兩種。?；磻?yīng)可進(jìn)一步增強(qiáng)木棉纖維表面的疏水性，所帶的基團(tuán)有利于對油的“誘捕”。本發(fā)明所述的反應(yīng)介質(zhì)選自丙酮、乙醇、異丙醇、二甲基甲酰胺、吡啶以及甲苯中的一種或兩種。在反應(yīng)介質(zhì)中進(jìn)行?；磻?yīng)，一方面不破壞木棉纖維表面本身的蠟質(zhì)層，另一方面有利于酰化反應(yīng)的進(jìn)行。本發(fā)明所述的有機(jī)溶劑為乙醇或異丙醇。本發(fā)明所述的木棉纖維吸油材料的吸油能力達(dá)40-80倍，達(dá)到吸油平衡的時間在30分鐘，經(jīng)加壓處理和溶劑萃取后可反復(fù)使用。產(chǎn)品可以直接灑于海面、河流和湖泊水面的油上，然后用拖網(wǎng)進(jìn)行收集，也可以裝入一般纖維袋中，拋灑于海面、河流和湖泊水面的油上，然后用拖網(wǎng)進(jìn)行收集。本發(fā)明的產(chǎn)品具有以下優(yōu)點①采用可再生天然資源木棉作為吸油材料，處理方法簡單，成本低廉，具有可生物降解性，屬于環(huán)境友好型吸油材料采用本發(fā)明制備的吸油材料密度小，質(zhì)量輕，吸油后仍浮在水面上，便于收集和進(jìn)一步處理；③本發(fā)明制備的吸油材料吸油速度快，能在I分鐘內(nèi)吸附最大飽和吸附量90%以上的油，可有效防止泄露油的擴(kuò)散；④本發(fā)明制備的吸油材料吸油量高，對于原油、柴油和汽油的吸油能力達(dá)40-80倍；⑤本發(fā)明制備的吸油材料在吸附油后，可經(jīng)過簡單的擠壓回收吸收油，再經(jīng)適度溶劑洗滌能反復(fù)使用多次，廢棄深埋后可自然降解，不造成二次污染。


圖1為采用乙酸酐?；竽久蘩w維隨反應(yīng)溫度對氯仿、甲苯和環(huán)己烷的吸附曲線。圖2為采用乙酸酐酰化后木棉纖維隨反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間對氯仿、甲苯和環(huán)己烷的吸附曲線。具體的實施方式實施例1 :將原木棉纖維置于反應(yīng)器中，在木棉纖維乙醇比為1: 50時，加入乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的乙酸酐，在80°C時反應(yīng)2h后分離產(chǎn)物，用乙醇洗滌2次，在80°C下烘干至恒重，即得木棉纖維吸油劑。本實施例中的產(chǎn)品吸氯仿75g/g,吸甲苯45g/g,吸正己燒42g/g。實施例2將原木棉纖維置于反應(yīng)器中，用木棉纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 3%的鹽酸在60°C處理Ih后分離產(chǎn)物。將分離產(chǎn)物烘干后置于反應(yīng)器中，在木棉纖維乙醇比為1: 50時，加入乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的乙酸酐，在80°C時反應(yīng)2h后分離產(chǎn)物，用乙醇洗滌2次，在80°C下烘干至恒重，即得木棉纖維吸油劑。本實施例中的產(chǎn)品吸氯仿83g/g，吸甲苯48g/g，吸正己烷45g/g0實施例3
將原木棉纖維置于反應(yīng)器中，在木棉纖維異丙醇比為1: 75時，加入異丙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的丁酸酐，在100°C時反應(yīng)Ih后分離產(chǎn)物，用異丙醇洗滌2次，在80°C下烘干至恒重，即得木棉纖維吸油劑。本實施例中的產(chǎn)品吸氯仿78g/g，吸甲苯46g/g，吸正己烷42g/g。實施例4將剪切長度為5_6cm的木棉纖維置于反應(yīng)器中，在木棉纖維異丙醇比為1: 75時，加入異丙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的乙酸酐和15%的丁酸酐，在100°C時反應(yīng)Ih后分離產(chǎn)物，用異丙醇洗滌2次，在80°C下烘干至恒重，即得木棉纖維吸油劑。本實施例中的產(chǎn)品吸氯仿81g/g,吸甲苯48g/g,吸正己燒43g/g。實施例5將原木棉纖維置于反應(yīng)器中，用木棉纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 3%的鹽酸在60°C處理Ih后分離產(chǎn)物。將分離產(chǎn)物烘干剪切長度為5-6cm的木棉纖維置于反應(yīng)器中，在木棉纖維異丙醇吡啶比為1: 45 30時，加入異丙醇和吡啶質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的乙酸酐和20%的苯甲酸酐，在110°C時反應(yīng)Ih后分離產(chǎn)物，用異丙醇洗滌2次，在80°C下烘干至恒重，即得木棉纖維吸油劑。本實施例中的產(chǎn)品吸氯仿85g/g,吸甲苯50g/g,吸正己燒46g/g。
權(quán)利要求
1.一種木棉纖維吸油材料，其特征在于材料通過下列方法來制備 將木棉纖維置于反應(yīng)器中，加入濃度為IOwt % _50wt%的酸酐，在反應(yīng)介質(zhì)的存在下，在50-140°C下?；磻?yīng)1-4小時，反應(yīng)結(jié)束后分離產(chǎn)物，用有機(jī)溶劑洗滌后再烘干至恒重，得到木棉纖維吸材料。
2.如權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于木棉纖維采用原生態(tài)的自然長度，或者通過剪切控制在5-lOcm，或者通過濃度為O. 25被-3被％的鹽酸處理后的產(chǎn)物。
3.如權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于酸酐選擇乙酸酐、丁酸酐、己酸酐以及苯甲酸酐中的一種或兩種。
4.如權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于反應(yīng)介質(zhì)選自丙酮、乙醇、異丙醇、二甲基甲酰胺、吡啶以及甲苯中的一種或兩種。
5.如權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于有機(jī)溶劑為乙醇或異丙醇。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種木棉纖維吸油材料。通過將木棉纖維進(jìn)行?；幚?，然后過濾、洗滌、烘干，得到木棉纖維吸油材料。木棉纖維來源廣泛，成本低廉，用其制備的吸油材料其吸油能力達(dá)40-80倍，達(dá)到吸油平衡的時間在30分鐘。由于吸油后仍浮在水面上，可廣泛用于海面、河流和湖泊水面油污染的大規(guī)模處理。
文檔編號C09K3/32GK103061117SQ20111032090
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者王愛勤, 王錦濤, 康玉茹 申請人:中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所