高吸油材料研究进展

高吸油材料研究进展
高吸油材料研究进展

收稿:2012-10-22;修回:2013-01-25;基金项目:国家自然科学基金面上项目21274070,国家自然科学基金青年项目21206078,国家自然科学基金青年项目21204041,浙江省自然科学基金项目LQ12B06003,宁波市重大科技攻关项目2011A31002,宁波大学王宽诚幸福基金和王宽诚教育基金会;

作者简介:阮一平(1988-)

,男,硕士研究生,主要研究方向为高分子材料加工;*

通讯联系人:E-mail:liwei@nbu.edu.cn;chenzhong

ren@檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭殐

nbu.edu.cn.综 述

高吸油材料研究进展

阮一平,历 伟*,侯琳熙,穆景山,陈忠仁*

(宁波大学材料科学与化学工程学院,宁波 315211

) 摘要:

近年来,水环境污染问题越来越严重,特别是泄油事件和含油废水的处理已成为环境保护工作中的重点问题。高吸油材料是一种不同于传统吸油材料的新型功能材料,

具有吸油倍率高、油水选择性好以及可重复使用等优异性能,因此高吸油材料的开发也引起了国内外研究人员的广泛关注。本文主要对高吸油材料的研究进展进行了综述,主要介绍了高吸油材料的吸油机理和各种制备方法,并简要探讨了这一日益重要的新材料领域的发展方向。

关键词:

高吸油材料;橡胶;树脂;机理;制备方法引言

近年来,随着人类活动的日益频繁,由油田泄漏、油船漏油、输油管路破裂等一系列事故及含油废水的排放造成了河流、海洋的严重污染,带来了不可估量的生态灾难和经济损失,例如美国墨西哥湾和我国渤海湾漏油事件。不解决这些问题,

势必将造成更大的破坏。因此,亟待开发低成本,高吸油量的吸油材料,使之能在恶劣环境中快速处理水面油污[

1]

。吸油材料一般可分为传统吸油材料和高吸油材料。目前,我国所用的吸油材料主要是传统吸油材

料,例如,玉米秸秆[2]、无纺羊毛[3,4]、木棉纤维[5]、蛭石[6]、膨胀石墨[7]、沸石[8]

等。然而,传统吸油材料主

要依靠物理吸附作用将油吸附于材料表面或者内部毛细管内,吸油效果并不理想,表现为:(1)吸油量不大,吸油倍率较小;(2)油水选择性不高,往往吸油的同时也吸水;(3)吸油后保油性差,稍加压就会重新漏油。这无疑限制了其在油水混合体系中的应用,无法满足废油回收和环境治理的要求。因此,亟待开发高性能的合成吸油材料。

高吸油材料是一种不同于传统吸油材料的新型功能材料[9]

,目前研究较多的主要有以橡胶为基体、

以加工或聚合方法制备的橡胶类吸油材料、以长链丙烯酸酯或烯烃为单体,利用聚合的方法制备的树脂类吸油材料、以及碳纳米管、静电纺丝纤维等新型吸油材料。高吸油材料应该具有以下几个特征:(1)具有高吸油能力,能处理不同溶剂及油类物质;(2)具有良好的亲油疏水性,吸油的同时不会吸水;(3)

可重复使用;(4

)密度小,能浮于水面[10]

。1 吸油材料的吸油原理

对吸油机理的研究有助于开发新型的吸油材料,提高其性能,但是到目前为止,对于吸油机理的研究

·

1· 第5期 高 分 子 通 报

较少,大部分只能从定性的角度来分析,能够量化的很少。吸油机理[11]

基本上可以分为包藏型、凝胶型

和复合型。

1.1 包藏性吸油机理

传统包藏型的吸油材料往往是具有疏松多孔结构的物质,主要是利用吸油材料表面、间隙以及孔洞

的毛细管现象吸油,并将油品保存在空隙间。天然无机吸油材料多数属于包藏型,如:沸石[8]

、活性炭[12]、膨润土[13]、粉煤灰[14]等。天然有机吸油材料包括PP织物、

聚氨酯泡沫[15]

等。但其吸油率低,保油性较差,油水选择性不高。1.2 凝胶型吸油机理

凝胶型吸油材料是利用分子间或物质间的物理凝聚力,在网络构造形成过程中产生的间隙空间而包裹吸收油,其特点是须加热熔融,冷却时呈固态化。一般是由亲油性单体作为基本单体的低交联亲油高

聚物[16]

。在该类材料中,高分子之间形成三维网状结构,材料内部具有一定数量的微孔。当高分子交联

程度适当时,高分子只溶胀不溶解,油分子包裹在大分子网络结构中,从而达到吸油和保油的目的。通常

使用的凝胶型吸油材料有金属皂类[

17]、氨基酸衍生物[18]

等。1.3 包藏凝胶复合型

复合型吸油机理即为包藏型和凝胶型吸油机理的组合,吸油材料内部利用毛细管作用吸油而且自身发生溶胀,

内部的空隙使其可以吸附更多的油品。这类材料往往吸油倍率较高,且由于油品与分子内部为范德华力结合,

保油性较好,是目前研究较多的吸油材料。2 高吸油材料的制备方法

2.1 基于橡胶基底的吸油材料

东华大学的Zhou等[19]

以亲油疏水的三元乙丙橡胶(EPDM)为橡胶基体,4-叔丁基苯乙烯(

tBS)为亲油单体,二乙烯基苯(DVB)为交联剂,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,通过溶液聚合法及紫外交联聚合法制备出了PBED凝胶材料。研究发现,PBED凝胶材料在吸油溶胀后强度大幅度降低。之后,通过加入纤维、

海绵、无纺布作为补强材料,来提高凝胶的机械性能。结果表明,纤维、海绵、无纺布的加入,使PBED凝胶材料的机械特性得到了提高,

但是由于补强材料的吸油率低、密度大,会导致凝胶的吸油率明显减小。

Park等[2

0]

通过研究橡胶垫片中有机化合物的渗透,发现橡胶对有机化合物有良好的吸附作用。Gunasekara等[21]进一步研究利用废旧轮胎去除水中的萘和甲苯。国立高雄海洋大学的Lin等[2

2]

研究了不同大小的废旧轮胎胶料采用不同前处理方法及在不同温度下的吸油能力。结果表明,废旧轮胎胶料

对机油的吸附量为2.2g/g左右,但其重复使用次数在100次以上,而且随着使用次数的增加不会影响其吸油效率,因此,每克废旧轮胎胶料至少可回收220g机油。且吸油效率随着胶粉粒径下降而下降,

随着环境温度的下降而增加,采用正己烷预清洗过的废旧胶料吸油倍率较高。之后,Lin等[2

3]利用废旧轮胎胶料和聚丙烯纤维开发了一种聚丙烯纤维/废旧轮胎胶料复合材料,此复合材料具有两种组分的优点,具有良好的弹性和较高的吸油能力。

Oguz等[24

以苯为溶剂,丁基橡胶(IIR)为基体,一氯化硫(S2Cl2)

为交联剂,在三种不同温度下制备出了大孔凝胶吸附材料,其交联机理如图1所示。研究发现,此凝胶材料能够快速吸附大量的有机溶剂[25,26],但是由于丁基橡胶(IIR)

的内部仅含有少量的不饱和单元[25~27]

,以其制备的吸油材料吸油能力有限。之后,Og

uz等采用聚异丁烯橡胶(PIB),顺式聚丁二烯橡胶(CBR)以及丁苯橡胶(SBR)作为橡胶基底来制备大孔凝胶材料,并对比其性能[28]

。通过SEM电镜扫描发现,CBR和SBR凝胶材料孔道分布

规律且沿着一个方向,而PIB凝胶材料中的孔道分布则是不规则的(

如图2所示),其孔径大小从微米到毫米级,这是由于根据cryog

elation机理[29~33]

,苯是CBR和SBR的良溶剂,所以CBR和SBR凝胶材料会形成规则的形态。之后,他们使用原油、汽油以及橄榄油等进行吸油测试,发现该凝胶材料具有良好的

可重复使用性;且CBR和SBR凝胶对原油和橄榄油的吸附能力分别为33~38和24~27g·g-1

为PIB·2· 高 分 子 通 报2013年5月 

凝胶吸附能力的2~3倍

图1 橡胶内部不饱和基团通过一氯化硫发生的交联反应[

28]

Figure 1 Crosslinking 

reactions between the internal unsaturated groups of the rubbers via sulfur monochloride[28

图2 指定橡胶形成的凝胶网络电镜图

橡胶浓度=5%,交联剂(S2Cl2)

浓度=6%(上排)和12%(下排)[28]

Figure 2 SEM of the g

el networks formed from the indicated rubbersRubber concentration=5%.Crosslinker(S2Cl2)

concentration=6%(upper panel)and 12%(bottom panel)[28]

2.2 丙烯酸酯及烯烃类吸油材料

苏州大学的纪顺俊、路建美等[34]

将造成环境“白色污染”的发泡聚苯乙烯、丙烯酸2-乙基己酯作为单

体,

二甘醇二丙烯酸酯作为交联剂,过氧化苯甲酰作为引发剂,通过悬浮聚合法合成出了新型的高吸油树脂,并考察了发泡聚苯乙烯的添加量、交联剂和引发剂用量等因素对吸油性能的影响。研究表明,其对苯

和煤油的吸油率分别为22g·g-1和13.5g·g-1

。浙江大学的单国荣等[35]

以苯乙烯、顺丁橡胶、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸十二酯为原料,二甲基丙

烯酸乙二醇酯为交联剂、羟丙基甲基纤维素为分散剂,采用悬浮聚合法合成了单一化学交联和物理化学复合交联的聚丙烯酸酯系高吸油树脂。研究发现,物理化学复合交联的吸油速率明显比单一化学交联

快,吸油能力也较大。徐萍英等[36]

在保持一定化学交联量的同时,引入聚丁二烯柔性大分子链产生部分

物理交联,研究表明,物理交联和化学交联方式对树脂的吸油性能影响较大;随化学交联剂用量增加,树脂凝胶分率增加、吸油倍率下降很快;而随着物理交联含量的增加,树脂的凝胶分率增加,但吸油倍率仍然上升,所以当化学交联、物理交联的比例在一个恰当的范围时,吸油倍率可达到最佳值。

·

3· 第5期 高 分 子 通 报

针对海洋油船泄漏、油罐漏油油量大的特点,并结合聚氨酯泡沫体积大不方便运输的缺点,曹爱丽

等[37]

采用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸甲酯等为原料,采用乳液聚合法制备了低交联度的丙烯

酸系高吸油树脂,得到比悬浮聚合粒径小的高吸油树脂颗粒。研究了单体种类和配比及破乳方法对产品形态和吸油倍率的影响,

并对吸油树脂的性能进行了综合测试,如吸油率、保油率的测定、对不同油品的吸油情况及树脂的耐热耐寒性等。

Atta等[38]

以甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、三乙胺(TEA)

及肉桂氯为原料制备出肉桂酰氧乙基甲基丙烯酸甲酯(CEMA)。然后以CEMA和丙烯酸异辛酯(IOA)为单体,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TPT)

/三羟甲基丙烷三甲基(TPTm)作为交联剂,偶氮二异丁腈(AIBN)

为引发剂,以不同的单体比通过本体聚合法制备了交联吸油材料,采用Fineman-Ross和Kelen-Tudos法来研究单体的竞聚率,并对交联聚合物的溶胀性能进行了详细的研究,确定了单体投料比,交联剂的用量和种类,并得出以下结论:(1)CEMA/IOA共聚物的反应比(r1r2=2.165),说明其单体有形成无规共聚物的倾向;(2)SF值显示,用TPT交联

剂比用TPTm交联剂具有更低的交联密度;(3)SF值随共聚物中IOA组分的百分比增加而降低;(4)可以通过增加亲油疏水的丙烯酸或减少交联剂(TPT或TPTm)的用量来提高吸油率;(5)随着组分中IOA的百分比增加或者交联剂用量的减少溶胀动力学常数K将变大。2.3 其它新型吸油材料

2.3.1 碳纳米管吸油材料 Gui等[3

9,40]

以二茂铁作为催化剂前驱体、二氯苯作为碳源,采用化学气相沉积法制备出了孔隙率高达98%的碳纳米管多孔材料,其密度介于5.8~25.5mg·cm-3。研究表明,该碳纳米管(CNTs)材料具有独特的三维结构(图3所示),大的比表面积,以及良好的亲油疏水性[41~45]

。将此碳纳米管作为吸油材料,对于不同的溶剂都有良好的吸附作用[46,47]

,通过对矿物油、植物油和柴油等的吸油性能研究,发现碳纳米管材料的吸附量均大于100g·g-1

。碳纳米管材料在吸附后,

可以经燃烧或加压的方式回收,

再利用(图3所示)。同时还发现,直接在膨胀蛭石的表面上合成的碳纳米管由于形成了一个疏水表面能显著提高碳纳米管材料的吸油能力[7]

。但是,碳纳米管材料的成本仍然高于广泛使用

的商业吸附剂,

所以其应用受到了一定的限制

。图3 碳纳米管海绵:(a)照片;(b)孔隙结构示意图;(c

)碳纳米管海绵电镜图;(d)碳纳米管海绵的燃烧和重复使用;碳纳米管海绵燃烧后电镜图;(e)表面和;(f

)中心[39]

Figure 3 CNT sponges:(a)photograph;(b)schematic of the pore structure;(c)SEM image of the CNT spong

e;(d)burning 

and reuse of the CNT sponge.SEM images of(e)the surface and(f)the core of the CNT sponge after burning[39

]2.3.2 静电纺丝纤维吸油材料 静电纺丝,

不仅能简单地控制纤维直径,而且能调整单个的纤维结构[48]

。Zhu等[49]首次报道了利用静电纺丝纤维作为吸附材料,与商业的聚丙烯(PP)无纺布材料相比具有许多优点。其认为,如果采用一种具有多孔结构的材料,使油分子不仅进入材料之间的空隙,而且也进

入到基体材料中,吸油能力将会增加。东华大学的Lin等[50]

以亲油疏水的聚苯乙烯(PS)

,通过一步静电·4· 高 分 子 通 报2013年5月 

纺丝法制备了纳米级的多孔PS纤维吸油材料。研究表明,采用聚合物溶液进行静电纺丝直接制备的PS纤维,具有不同的表面形貌(如图4所示)。然后以多孔PS纤维作为吸附材料,来测定其对不同油品的吸附能力,发现PS纤维的吸附能力为PP纤维的3~4倍。这是由于与PP纤维相比,PS纤维的直径更小

(约为PP纤维的1/10),且其比表面积达到了50.64m2/g,能够提供更大的容积来储存吸附的油品。PS纤维的吸附机理,可能是物理吸附、毛细作用或两者结合[51]

,由于物理诱捕作用,油被吸附在纤维表面,

从而填补纤维间的空洞,随后,油将通过纤维角层或末端在毛细作用下在内部扩散并存储起来。因此,纤维的多孔结构、直径、比表面积等对吸油能力的大小起到非常重要的作用

图4 (a和c)场发射扫描电镜图像和(b和d)相对应的纤维材料光学轮廓图像由(a和b)20%(wt)PS(Mw=350000g/mol)溶于重量比为1∶4的THF、DMF混合溶剂,(c和d)30%(wt)PS(Mw=208000g

/mol)溶于重量比为1∶3的THF、DMF混合溶剂形成[5

0]

Figure 4 (a and c)FE-SEM images and(b and d)corresponding optical profilometry images of the fibrous matsformed from(a and b)20%(wt)PS(Mw=350000g/mol)in solvent mixtures of THF and DMF with a weig

ht ratio of1/4,(c and d)30%(wt)PS(Mw=208000g/mol)in solvent mixtures of THF and DMF with a weig

ht ratio of 1/3[50]

2.3.3 基于β-环糊精制备的吸油材料 环糊精(CD)是由淀粉降解得到的最常见的天然聚合物,由于β-

CD具有包含疏水分子来形成复杂的主客体复合物的能力,

在有机化学和聚合物化学中有广泛的应用[51],β

-CD也被广泛地用来制备水凝胶和纳米凝胶[52,53]

。北京化工大学的Lei等[54]先在碱性条件下用丙烯酰氯对环糊精进行改性,制备出了β-CD-A交联剂,然后采用溶液聚合法制备出了聚ODA-co-

BA吸油材料,其合成路线如图5所示,通过1 

H和13C NMR来研究β-

CD-A的结构(如图6所示),探究了不同比例的β-

CD-A、AIBN和单体的加入量。根据吸油测试确定了其最优配方为ODA/BA=50/50,7%(wt)β

-CD-A,4%(wt)AIBN。由于环糊精吸油材料具有大的空腔,其吸油能力明显高于不含环糊精的吸油材料。根据对聚(ODA-co-BA)重复使用次数的研究,发现其重复使用次数至少6次,并且在油水混合体系中具有高吸油能力和比较快的吸油速度,在污水处理方便具有一定的优势,但是仍然还有许多问题是需要解决的。

3 结论和展望

高吸油材料的研究越来越多,今后必将广泛地应用于环境保护、污水处理及其它领域中。如今关于高吸油材料的研究也具有初步的成效,显示出了一定的优越性。但是仍然具有许多不足之处,如对制备工艺的控制与优化,降低高吸油材料的成本及对吸油后的分离和再利用的研究等。

·

5· 第5期 高 分 子 通 报

图5 (A)β

-CD-A和(B)聚(ODA-co-BA)吸油材料的合成路线。(C)聚(ODA-co-BA)吸油材料的照片(采用4%(wt)AIBN作为引发剂,7%(wt)β

-CD-A作为交联剂和ODA/BA=50/50):(1)吸收CHCl3前(2)吸收CHCl3后[54]

Figure 5 Synthesis route of(A)β

-CD-A and(B)poly(ODA-co-BA)oil-absorbent.(C)Photographs of the poly(ODA-co-BA)oil-absorbent(using 4%(wt)AIBN as initiator,7%(wt)β

-CD-A as cross-linking agent,and ODA/BA=50/50in mol):(1)before and(2)after absorption of CHCl3

[54

图6 改性β-CD(β

-CD-A)的(A)1 H和(B)13 C核磁共振谱图[54]Figure 6 (A)1 H NMR and(B)13 

C NMR spectra of the modifiedβ-CD(β

-CD-A)[54]

综上所述,今后高吸油材料可能会向以下几个方向发展:(1)进一步深入研究高吸油材料的吸油机理,从理论上对其发展方向进行指导,以制备出性能更好的吸油材料;(2)拓宽高吸油材料的应用领域,充分利用其特性;(3)利用低成本,绿色低污染的原料,优化制备工艺,解决高吸油材料回收再利用的问题,实现工业化。

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tion MaterialsRUAN Yi-ping

,LI Wei*,HOU Lin-xi,MU Jing-shan,CHEN Zhong-ren*

(School of Materials Science and Chemical Engineering,Ningbo University,Ning

bo 315211,China)Abstract:Recently,the contamination of water resource becomes increasingly serious,and how to deal with the oilywaste-water is the crucial problem of the environment protection.The high oil-absorbing material is a kind of newfunctional materials is different from the traditional oil-absorbing material,with excellent performance such as high oilabsorption ratio,good selectivity of oil and water and reusable.Developing high oil-absorbing materials has alreadyattracted domestic and foreign researchers’attention.This paper aims at summarizing the research progress of the high oil-absorbing materials,introducing the oil absorption mechanism and all kinds of preparation methods of the high oil-absorbingmaterials,and gives the developing prospect of the high oil-absorbing 

materials.Key 

words:High oil-absorbing materials;Rubber;Resin;Mechanism;Preparation method·8· 高 分 子 通 报2013年5月 

高吸油树脂材料的研究进展

高吸油树脂材料的研究进展 班级:姓名:学号:成绩: 摘要介绍了高吸油树脂的分类和性能。系统阐述了高吸油树脂的合成方法,讨论了单体,引发剂,交联剂和分散剂对高吸油树脂吸油性能的影响,并对未来的发展趋势进行了展望。 关键词高吸油树脂,功能高分子材料,合成 前言 高吸油树脂作为一种新型的功能高分子材料具有吸油种类多、吸油速率快、吸油倍率高、吸油而不吸水等特点,拥有广阔的应用前景,其开发与研制越来越受到人们的重视。 1 吸油材料的分类 吸油材料根据其材料来源可分为有机和无机两类,而根据吸油机理的不同又可分为吸藏型、凝固型(凝胶化型) 和自溶胀型[1 ]。高吸油性树脂又可根据合成单体分为两大类[2 ]:一是丙烯酸酯类树脂。丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯是常见合成单体,原料易得且聚合工艺较为成熟,可选用的酯以8个碳以上的烷基酯[3~5 ]为主,还有壬基酚酯以及2-萘基酯[6 ]等。 为了改进材料的内部结构,也常用丙烯酸乙酯或丁酯作为共聚单体。另一类是烯烃类树脂。烯烃分子内不含极性基团,该类树脂对各种油品的亲和性能更加优越。尤其是长碳链烯烃对各种油品均有很好的吸收能力,成为国外研究的新热点。吸油材料的分类及特性见表1 。 吸油速率与保油能力是高吸油树脂重要性能指标。其吸油速率一般较慢,且依赖于油的粘度、单位重量树脂的表面积、树脂的形态、温度等因素。例如,粒径数百微米的粒状树脂吸收高黏度油时约需10h才能饱和,而吸低黏度油10min就可以了。温度对吸油速度影响很大,温度升高,油的扩散速度增加,吸油速度加快,反之亦然。 表1 高吸油树脂的分类及特性

2 高吸油树脂的合成及研究进展 高吸油树脂是以亲油类单体通过交联剂经适度交联而合成的低交联聚合物,常见的高吸油树脂主要有丙烯酸酯类树脂和烯烃类树脂两大类。 丙烯酸酯类树脂是以丙烯酸酯类单体聚合得到的高吸油树脂,亲油基(酯基) 和油分子的相互亲合作用而吸油是该类吸油树脂的设计依据。酯基链越长则亲油能力越强。朱秀林等[3 ,7 ]以甲基丙烯酸十二酯与甲基丙烯酸丁酯为单体,或用甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸乙酯代替甲基丙烯酸丁酯,并以二丙烯酸1 ,4-丁二醇酯或二丙烯酸1 ,6-己二酯

吸油材料

1 吸油性能 作为吸油材料,其应当具有相当的吸油性能,同时应当拒水,以达到材料含油多含水少,最大限度吸油的性能,同时,若是应用于海面的油污染,拒水性能同样应该是很重要的影响因素。 吸油材料的吸油原理:吸油材料可分成天然和化学合成两大类。天然的吸油材料主要有黏土、无定形二氧化硅、木棉纤维和纸浆纤维等。这类吸油材料依靠的是材料自身的孔隙,利用毛细管原理吸收油。其优点是原料丰富、价格低、使用安全,但吸油量较小,往往吸油的同时也吸水,受压时油会再渗漏出来。化学合成类吸油材料又可分成有机聚合物纤维、凝胶型和高吸油性树脂3 种, 其中以有机聚合物纤维吸油材料在市场销售量中所占的份额最大。它主要包括聚丙烯、聚氨酯泡沫、烷基乙烯聚合物等。它是利用自身具有疏水亲油的特征和聚合物分子间的空隙包藏吸油。优点是吸油速度快,吸油率较高,整体性好,方便使用及 回收。 吸油材料就吸油性能方面应具有以下特点: 1.1 含油量要大,吸收的油料尽可能多 1.1.1 饱和吸油倍率和饱和吸油量测试 将一定量的吸油材料均匀填充于辅助测试网筛,将其投入到被吸油品中。待吸油材料吸油饱和后,用镊子将网筛从油品中取出,自然滴油60s 后称重。另外对辅助测试网筛的吸油量做空白对照试验,方法同前。根据吸油材料吸油前后称重差值计算饱和吸油率(Q )和饱和吸油量(q )。 %1003 321?--=M M M M Q [1] 321M M M q --= [2] 式中:M1为测试网筛及吸油材料吸油后质量(g );M2为测试网筛空白对照吸 油后质量(g );M3为吸油材料的质量(g )。 1.1.2 含水率和含油率测试 样品整理后称重, 再分别将整理后样品放入装有3.5% 的盐水和工业混合油中,2min 后, 分别取出再称重, 算出含水率和含油率, 见公式[3]: %100a a - b ?=含油(水)率 [3] 式中: a —放入3.5%的盐水或工业混合油前的重量; B —放入3.5%的盐水或工业混合油后取出的重量。 1.1.3 沉底观察实验 在进行实验1.1.2时,同时可以进行沉底观察实验,观察样品在装有3.5% 的盐水和工业混合油中是否沉底。放到3.5%的盐水中和工业混合油中均发生沉底, 表明它即吸油又吸水。放到水中易下沉,吸水后再上浮吸油,因天然纤维素针刺非织造布的吸液空间已被水占满,只能吸收少量的油;放到3.5% 的盐水中,只浮在表面,不沉底, 吸水率明显下降; 而放到工业混合油中,迅速沉底,吸油率略有下降,这样整理后的产品放入水中后, 浮在表面,起到吸附油污的作用。 1.2 吸油速率要快 吸油速率测试 等大小吸油片并称重,然后用镊子夹住吸油片迅速浸入在一定温度下的油中并每隔一定时间采用吊角法将其取出, 自然垂滴60s 待表面油沥尽后, 再放入已

(学生化工创业设计作品)高吸油树脂-介绍

高吸油树脂

目录 1.引言 (4) 2.吸油树脂种类 (4) 3.高吸油树脂的国内外发展现状 (4) 4.油树脂的发展趋势迥然 (5) 5.高吸油树脂的合成方法 (7) 5.1.单烯—双烯化学交联 (7) 5.2.溶剂致孔的单烯-双烯化学交联 (8) 5.3.官能团化学交联 (9) 6.油性树脂的作用原理 (9) 6.1.高吸油性树脂的结构特征 (9) 6.2.高吸油性树脂的吸油过程 (9) 6.3.影响树脂吸油性能的因素 (9) 6.3.1.交联度对树脂性能的影响 (9) 6.3.2.单体的结构对树脂性能的影响 (10) 6.3.3.吸收速度的影响因素 (10) 6.3.4.引发剂用量对吸油性能的影响 (11) 7.产品环保问题 (11) 7.1.生产工艺方面 (11) 7.2.应用方面 (12) 7.3.回收利用方面 (12) 参考文献 (12)

1.引言 随着人类社会的进步与发展,人类赖以生存的自然环境也受到了破坏。近年来,由于油船、油罐泄漏事故及含油废水排放等造成的河流、海洋污染倍受人们关注。有效的油品回收技术及含油工业废水净化材料的研究开发势在必行。由于传统吸油材料的吸油倍率低、油水选择性差、操作复杂、后处理困难等缺点已不能满足废油回收和环境治理的要求,而高吸油性树脂则是一种新型高效环保材科,是一种不同于普通吸油材料的功能高分子,是一种自溶胀型吸油材料。它具有与高吸水性聚合物基本相同的网络结构,有良好的耐热性、耐寒性、不易老化、吸油速度快、吸油率高、油水选择性好、受压后不漏油、回收方便、可吸油种多等诸多优点,用于处理各种油罐泄漏和排放所造成的水体污染,以达到净化水体的目的。高吸油树脂不仅为环保所需要,而且在固香剂、农药缓释剂、油墨和纸张添加剂、橡胶改性剂、热敏记录材料、油雾过滤器等方面的应用前景也很诱人。国内是近十年才开始研究吸油性树脂的,并且只是在少数高校和研究所开展了该项工作,目前尚无工业化报道,市场前景十分广阔。 2.吸油树脂种类 综观国内外吸油树脂的研究,根据单体可大致分为两类:一为丙烯酯系。丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯是常见的聚合单体,来源广泛,聚合工艺比较成熟,成为国内目前主要研究方向。可选用的酯以8个碳以上的烷基酯为主,此外还有壬基酚以及2—荼基酯等。为改进材料内部结构也常用丙烯酸乙院或丁酯作为共聚单体。另一类是烯烃类树脂。烯烃分子内不含极性基团,因此该类树脂对油品亲和性能更加优越。尤其是长碳链烃对油品均有很好的吸收能力,成为国外研究的新热点。由于高碳烯来源较少,至今仍处于研究开发阶段。 3.高吸油树脂的国内外发展现状 1966年美国道化学公司首先用烷基苯乙烯为单体,二乙烯苯或二丙烯酸乙

吸附剂的应用研究现状和进展

84 吸附剂的应用研究现状和进展 杨国华1,黄统琳1,姚忠亮3,刘明华1,2 (1.福州大学环境与资源学院,福建 福州 350108; 2.华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东 广州510640; 3.福建师范大学福清分校生物与化学工程系,福建 福清350300) 摘 要:利用吸附法进行废水处理,具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸附剂可重复使用等优点,因此随着现有吸附剂性能的不断完善以及新型吸附剂的研制成功,吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。主要对活性炭、吸附树脂、改性淀粉类吸附剂、改性纤维素类吸附剂、改性木质素类吸附剂、改性壳聚糖类吸附剂以及其他可吸收污染物质的药剂、物料等吸附剂的应用研究现状和发展趋势进行综合概述。 关键词:吸附剂;吸附法;研究;综述 基金项目:中国博士后基金资助项目(20070410238)和中国博士后基金特别资助项目(200801239)。 吸附法是利用吸附剂吸附废水中某种或几种污染物,以便回收或去除它们,从而使废水得到净化的方法。利用吸附法进行物质分离已有漫长的历史,国内外的科研工作者在这方面作了大量的研究工作,目前吸附法已广泛应用于化工、环境保护、医药卫生和生物工程等领域。在化工和环境保护方面,吸附法主要用于净化废气、回收溶剂(特别适用于腐蚀性的氯化烃类化合物、反应性溶剂和低沸点溶剂)和脱除水中的微量污染物。后者的应用范围包括脱色、除臭味、脱除重金属、除去各种溶解性有机物和放射性元素等。在处理流程中,吸附法可作为离子交换、膜分离等方法的预处理,以去除有机物、胶体及余氯等,也可作为二级处理后的深度处理手段,以便保证回用水质量。利用吸附法进行水处理,具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸附剂可重复使用等优点,随着现有吸附剂性能的不断完善以及新型吸附剂的研制成功,吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。 吸附剂是决定高效能的吸附处理过程的关键因素,广义而言,一切固体都具有吸附能力,但是只有多孔物质或磨得极细的物质由于具有很大的表面积,才能作为吸附剂。工业吸附剂还必须满足下列要求: (1)吸附能力强; (2)吸附选择性好; (3)吸附平衡浓度低; (4)容易再生和再利用; (5)机械强度好; (6)化学性质稳定; (7)来源广; (8)价廉。 一般工业吸附剂很难同时满足这八个方面的要求,因此,在吸附处理过程中应根据不同的场合选用不同的吸附剂。目前,可用于水处理的吸附剂有活性炭、吸附树脂、改性淀粉类吸附剂、改性纤维素类吸附剂、改性木质素类吸附剂、改性壳聚糖类吸附剂以及其他可吸收污染物质的药剂、物料等[1] 。本文主要对上述吸附剂的应用研究现状和发展趋势进行综合概述。 1 活性炭 吸附剂中活性炭应用于水处理已有几十年的历史。60年代后有很大发展,国内外的科研工作者已在活性炭的研制以及应用研究方面作了大量的工作。制作活性炭的原料种类多、来源丰富,包括动植物 (如木材、锯木屑、木炭、谷壳、椰子壳、 2009年第6期 2009年6月 化学工程与装备 Chemical Engineering & Equipment

吸油材料的吸油机理

高吸油树脂的研究及应用进展 1高吸油树脂的吸油机理 高吸油树脂是通过亲油基和油分子间产生的范德华力来实现吸油目的,其吸油机理是高分子链段的溶剂化过程。将高吸油树脂投入油中,开始阶段是分子扩散控制;吸入一定量的油后,油分子与高分子链段发生溶剂化作用,此时仍是分子扩散控制;当吸入的油分子足够多时,溶剂化作用充分,链段伸展开来,网络中只有共价键交联点存在,此时由热力学推动力推动;当高分子充分溶胀,链段伸展到一定程度,会慢慢回缩,即存在弹性回缩力,最终达到热力学平衡[1]。因此,低交联的聚合物中亲油基和油分子间的相互亲和作用是高吸油树脂的吸油推动力。故改变吸油树脂的网络结构,提高亲油基团与油分子之间的相互作用力,是改善树脂吸油性能的关键[3]。 高吸油树脂的研究现状 2高吸油树脂的分子结构及吸油机理 2.1 分子结构 高吸油树脂的微观结构特征是低交联度聚合物。交联度的形成主要有以下3种方式。 2.1.1化学交联 化学交联是长链大分子间通过共价键结合起来,形成一种三维空间的网状结构。目前合成的高吸油树脂主要以化学交联为主,其共价键的键能最大,化学交联的形式最为稳固,形成的交联网状结构也就稳定,难以破坏,相应的树脂性能也最稳定。 2.1.2离子交联 长链大分子之间通过金属离子相互联系在一起,形成长链大分子的缠结。2.1.3物理交联 利用分子间力使其相互缠绕在一起。一种是氢键结合,长链大分子上带有羟基或其他极性基团,相互吸引而使长链大分子相互缠结在一起;另一种是分子间的范德华力,长链大分子的链段间相互吸引而缠结。 近两年,浙江大学对在强化学交联中引入物理交联进行了研究,证明了这样的交联可以大大提高高吸油树脂的吸油和保油性能。 2.2 高吸油性树脂的吸油机理 高吸油性树脂由亲油性单体制得的低交联度聚合物,具有三维交联网状结构,内部有一定的微孔。吸油时,树脂分子中的亲油基链段与油分子发生溶剂化作用,油分子进入到树脂的网络结构中足够多时,高分子链段开始伸展,树脂发生溶胀,但是由于交联点的存在,高分子链段伸展到一定程度后慢慢回缩,直到平衡。高吸油性树脂的吸油机理与高吸水性树脂的吸水机理相似,但是后者除范德华力外还可利用氢键吸水,正是因为这一区别,高吸油性树脂不可能像高吸水

涂料用各种粉体吸油值

影响粉体吸油量的因素很多,如其结构的密实性.同时还与其表面形态,细度等有关.颜料的粒子越细,表面积越大,分布越窄,吸油量越高。圆柱型的比针状吸油量高,而针状粒子的吸油量比球状粒子要高,因它们之间的空隙率较大.另外,吸油量还和粉体的比重有很大的关系,比重越大的粉体吸油量越低。 (1) 吸油量的测定方式: 在100g的颜料中,把亚麻油一滴滴加入,并随时用刮刀混合,刚开始加入油时,颜料仍处在松散状态,随着亚麻油的连续加入,最后可使全部颜料粘结在一起成球形,若继续再加油,体系就会变稀,此时所用的亚麻油量即为这种颜料的吸油量。 吸油量在实际运用中,主要是估计粉体对树脂的吸附量的多少,即涂料中颜料和树脂的体积浓度(PVC),所以粉体吸油量的大小对涂膜的性能影响较大,同时对涂料的生产时的黏度影响也较大.在涂膜干燥过程中,树脂不仅要完全包覆在粉料表面,还要填充在粒子间的空隙,当粉体吸油量大的时候,就需要更多的树脂来完成这些功能,所以粉体的吸油量是影响涂膜很重要的一个因素。 (2)各种粉体的吸油量: 粉料名称化学组成密度(g/cm3) 吸油量(%) 金红石钛白TiO2 4.2 16-21 锐钛钛白TiO2 3.84 22-26 氧化锌ZnO 5.6 18-20 立德粉ZnS&-BaSO4 4.1-4.3 11-14 重晶石粉BaSO4 4.47 6-12 沉淀硫酸钡BaSO4 4.35 10-15 重体碳酸钙CaCO3 2.71-2.9 13-21 轻体碳酸钙CaCO3 2.71-2.9 30-60 滑石粉3MgO&;4SiO2&;H2O 2.85 22-57 高岭土(天然)A2O3&;2SiO2&;2H2O 2.58-2.62 50-60 瓷土(煅烧) 2.5-2.63 27-48 云母粉K2O&;3A2O3&;6SiO2&;2H2O 2.76-3 65-72 白碳黑SiO2 2.0-2.2 100-300 硅灰石CaSiO3 2.75-3.1 18-30 硅微粉SiO2 2.65 18-32 复合钛白粉Sio2-TiO2-MgO2-Al2O3 2.8 21-28 “GT系列复合钛白粉-钛白颜填料”是( 创国化工粉体) 开发的一款新型复合型功能填充粉体,主要用于涂料、塑料、胶黏剂等材料中替代部分的钛白粉,降低昂贵的钛白粉用量,控制材料生产成本,同时提高材料的物理化学性能。复钛粉具备白度高、高遮盖、分散性好、化学性能稳定、填充助分散等性能。目前复合钛白粉已经成功应用于乳胶漆、粉末涂料、印花白胶浆、家具(木器)漆等白色涂料-油墨中使用。

高吸油材料研究进展

收稿:2012-10-22;修回:2013-01-25;基金项目:国家自然科学基金面上项目21274070,国家自然科学基金青年项目21206078,国家自然科学基金青年项目21204041,浙江省自然科学基金项目LQ12B06003,宁波市重大科技攻关项目2011A31002,宁波大学王宽诚幸福基金和王宽诚教育基金会; 作者简介:阮一平(1988-) ,男,硕士研究生,主要研究方向为高分子材料加工;* 通讯联系人:E-mail:liwei@nbu.edu.cn;chenzhong ren@檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭殐 殐 殐 殐 nbu.edu.cn.综 述 高吸油材料研究进展 阮一平,历 伟*,侯琳熙,穆景山,陈忠仁* (宁波大学材料科学与化学工程学院,宁波 315211 ) 摘要: 近年来,水环境污染问题越来越严重,特别是泄油事件和含油废水的处理已成为环境保护工作中的重点问题。高吸油材料是一种不同于传统吸油材料的新型功能材料, 具有吸油倍率高、油水选择性好以及可重复使用等优异性能,因此高吸油材料的开发也引起了国内外研究人员的广泛关注。本文主要对高吸油材料的研究进展进行了综述,主要介绍了高吸油材料的吸油机理和各种制备方法,并简要探讨了这一日益重要的新材料领域的发展方向。 关键词: 高吸油材料;橡胶;树脂;机理;制备方法引言 近年来,随着人类活动的日益频繁,由油田泄漏、油船漏油、输油管路破裂等一系列事故及含油废水的排放造成了河流、海洋的严重污染,带来了不可估量的生态灾难和经济损失,例如美国墨西哥湾和我国渤海湾漏油事件。不解决这些问题, 势必将造成更大的破坏。因此,亟待开发低成本,高吸油量的吸油材料,使之能在恶劣环境中快速处理水面油污[ 1] 。吸油材料一般可分为传统吸油材料和高吸油材料。目前,我国所用的吸油材料主要是传统吸油材 料,例如,玉米秸秆[2]、无纺羊毛[3,4]、木棉纤维[5]、蛭石[6]、膨胀石墨[7]、沸石[8] 等。然而,传统吸油材料主 要依靠物理吸附作用将油吸附于材料表面或者内部毛细管内,吸油效果并不理想,表现为:(1)吸油量不大,吸油倍率较小;(2)油水选择性不高,往往吸油的同时也吸水;(3)吸油后保油性差,稍加压就会重新漏油。这无疑限制了其在油水混合体系中的应用,无法满足废油回收和环境治理的要求。因此,亟待开发高性能的合成吸油材料。 高吸油材料是一种不同于传统吸油材料的新型功能材料[9] ,目前研究较多的主要有以橡胶为基体、 以加工或聚合方法制备的橡胶类吸油材料、以长链丙烯酸酯或烯烃为单体,利用聚合的方法制备的树脂类吸油材料、以及碳纳米管、静电纺丝纤维等新型吸油材料。高吸油材料应该具有以下几个特征:(1)具有高吸油能力,能处理不同溶剂及油类物质;(2)具有良好的亲油疏水性,吸油的同时不会吸水;(3) 可重复使用;(4 )密度小,能浮于水面[10] 。1 吸油材料的吸油原理 对吸油机理的研究有助于开发新型的吸油材料,提高其性能,但是到目前为止,对于吸油机理的研究 · 1· 第5期 高 分 子 通 报

各类吸附剂的机理及其研究进展

各类吸附剂的机理及其研究进展 叶鑫 华东交通大学 摘要:吸附法作为一种重要的处理废水的方法已经得到广泛应用。本文介绍了近年来利用吸附法处理废水的研究进展。根据吸附机理将吸附剂吸附重金属的方法分为化学吸附和物理吸附两大类,并对其研究现状进行了介绍。介绍了活性炭、沸石、壳聚糖、膨润土、生物吸附剂处理废水的研究进展,同时对吸附法处理重金属废水的发展方向进行了展望。利用吸附法进行废水处理,具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸附剂可重复使用等优点,因此随着现有吸附剂性能的不断完善以及新型吸附剂的研制成功,吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。 关键词:吸附剂;吸附法;研究 吸附剂是指能有效地从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质。常用的吸附剂有以碳质为原料的各种活性炭吸附剂和金属、非金属氧化物类吸附剂。最具代表性的吸附剂是活性炭,吸附性能相当好,但是成本比较高,曾应用在松花江事件中用来吸附水体中的甲苯。吸附法是利用吸附剂吸附废水中某种或几种污染物,以便回收或去除它们,从而使废水得到净化的方法。 利用吸附法进行物质分离已有漫长的历史,国内外的科研工作者在这方面作了大量的研究工作,目前吸附法已广泛应用于化工、环境保护、医药卫生和生物工程等领域。 在化工和环境保护方面,吸附法主要用于净化废气、回收溶剂(特别适用于腐蚀性的氯化烃类化合物、反应性溶剂和低沸点溶剂)和脱除水中的微量污染物。后者的应用范围包括脱色、除臭味、脱除重金属、除去各种溶解性有机物和放射性元素等。 在处理流程中,吸附法可作为离子交换、膜分离等方法的预处理,以去除有机物、胶体及余氯等,也可作为二级处理后的深度处理手段,以便保证回用水质量。利用吸附法进行水处理,具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸附剂可重复使用等优点,随着现有吸附剂性能的不断完善以及新型吸附剂的研制成功,吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。吸附剂是决定高效能的吸附处理过程的关键因素,广义而言,一切固体都具有吸附能力,但是只有多孔物质或磨得极细的物质由于具有很大的表面积,才能作为吸附剂。工业吸附剂还必须满足下列要求:(1)吸附能力强;(2)吸附选择性好;(3)吸附平衡浓度低;(4)容易再生和再利用;(5)机械强度好;(6)化学性质稳定;(7)来源广;(8)价廉。一般工业吸附剂很难同时满足这八个方面的要求,因此,在吸附处理过程中应根据不同的场合选用不同的吸附剂。目前,可用于水处理的吸附剂有活性炭、吸附树脂、改性淀粉类吸附剂、改性纤维素类吸附剂、改性木质素类吸附剂、改性壳聚糖类吸附剂以及其他可吸收污染物质的药剂、物料等[1]。本文主要对上述吸附剂的应用研究现状和发展。 1 活性炭 吸附剂中活性炭应用于水处理已有几十年的历史。60年代后有很大发展,国内外的科研工作者已在活性炭的研制以及应用研究方面作了大量的工作。制作活性炭的原料种类多、来源丰富,包括动植物(如木材、锯木屑、木炭、谷壳、椰子壳、稻麦杆、坚果壳、脱脂牛骨、鱼骨等)、煤(泥煤、褐煤、沥青煤、无烟煤等)、石油副产物(石油残渣、石油焦等)、纸浆废物、合成树脂以及其他有机物(如废轮胎)[2]等。但是,活性炭因生产工艺、原料的不同,性能悬殊非常大,用途也不一样,目前工业上使用的活性炭有粒状和粉状两种,其中以粒状为主。与其他吸附剂相比,活性炭具有巨大的比表面积以及微

天然吸油材料的改性机制及研究进展

100生态环境 近些年来,随着海上石油开采、运输的进行,轮船石油泄漏事故频发,石油成为海洋环境中的主要污染物,海洋石油污染状况越来越严重,现已威胁到人类的生存环境。目前,海上溢油清理的方法包括物理吸附法、化学处理法、生物降解法。相比较于化学法、生物法等其他处理海上溢油污的方法,综合考虑处理时效、效果及二次污染状况,物理吸附法成为有效控制海上已有污染的主要选择。吸附法就是通过吸附材料将油膜吸附到材料表面及内部。吸油材料具有高效、油品易回收等优点,可以减少资源浪费,现被广泛应用于海洋溢油处理。因此,研究开发天然高效吸油材料处理石油污染成为现在的研究重点。综合考虑生物可降解性和可持续发展理念,在农业资源领域中探索可资源化的天然原材料成为目前天然吸油材料的主要研究方向。 1.天然吸油材料的特点 吸油材料从材质上又可细分为天然无机吸油材料、天然有机吸油材料和合成有机吸油材料三大类。常见的天然无机吸油材料有活性炭、沸石、石墨等,这类材料的结构一般呈有疏松多孔状或颗粒状,具有价廉易得、安全等优点,但成分复杂难回收再生利用,而且容易造成二次污染。天然有机吸油材料有稻草、玉米秸秆、稻壳等,此类材料广泛存在于农业领域中,具有安全性高、生物降解性好等优点,但存在油水选择性差,导致饱和吸油能力低等缺点。相较于传统吸油材料,合成高吸油材料算是一种新型的功能材料。化学合成类吸油材料包括合成吸油纤维、吸油树脂等。吸油树脂又可细分为聚丙烯酸酯类、聚氨酯类和聚烯烃类。化学合成类的吸油材料大多都具有油水选择性好等优点,但普遍具有难生物降解的问题。 2.天然吸油材料的来源 吸油材料的原材料取材十分广泛,最初学者们考虑直接采用农业中的植物作为天然吸油材料吸附海洋溢油。Shavandi等研究了天然沸石对棕榈油厂废水中残油的吸附性能,研究了不同操作参数如pH,吸附剂用量,搅拌速率,接触时间和初始油浓度的影响,结果表明在接触时间为3分钟和50分钟时,天然沸石的除油效率高达70%。这种天然吸油材料主要依靠材料自身的孔隙吸油,具有资源丰富、价格低廉等优点,但由于保油性差等缺点而被限制应用。随着表面活性剂改性的开发,学者们受到了启示,认为制备改性天然吸油材料是一个重要的研究方向,于是开始考虑对天然吸油材料进行改性提高材料吸附去除石油烃的能力,改善其性能。 高吸油树脂也是国外研究比较多的一种新型的功能材料。Gao等以甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯为单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,利用辉光放电引发悬浮共聚法,制备了一种高吸油树脂,研究结果表明其对苯、甲苯、二甲苯都有较好的吸附性。这种材料内部含有由特殊交联剂构成的三维网状交联结构。油分子进入树脂的网络结构中,树脂发生溶胀,将油分子包裹在网状结构内。高吸油树脂大多呈颗粒状,但溢油一般污染面积广,因此高吸油材料的形状会限制处理溢油事故。随着科学技术的进步,合成吸油纤维也在被逐渐的研究开发。该种材料原理上就是增大比表面积,使纤维间形成纵横交错的网状结构。这种技术目前研究还未被推广,仍处于实验室阶段,其吸油能力较传统吸油材料相比,有很大的进步,但由于其不可生物降解性实现产业化仍是难题。 3.天然吸油材料的改性机制 天然吸油材料的改性机制及研究进展 潘奕雯 薛晨阳 李晨希 吴俊敏 姜 慧 郑丽娜 (辽宁省大连海洋大学,辽宁 大连 116023 ) 摘 要:海洋石油污染已经成为生态保护的重要关注点,结合可持续发展理念,在农业资源领域探寻合适的天然废弃资源,通过不同改性机制研究开发天然吸油材料,在保持高吸油能力的基础上赋予其生物降解性已经成为现在的主要研究发展方向。本文综述了天然吸油材料的特点、来源、存在形式及改性机制,并且总结了目前天然吸油材料的技术进展,为吸油材料向环境友好型提供更多的参考。 关键词:天然吸油材料;改性机制;研究进展 文章编号:ISSN2096-0743/2019-12-0100 ·100·

高性能吸油材料——高分子吸收剂

高性能吸油材料——高分子吸收剂 适用范围 工业含油废水、化工、核电核军工低辐射废油处理、海上石油钻井平台、油田、交通运输、环保应急等。 基本原理 高分子吸收剂一般是以亲油性单体聚合而成的低交联度聚合物,分子间具有三维交联网状结构(见下示意图)。当高分子吸收剂接触到油时,高分子吸收剂的体积会发生膨胀,其膨胀度与高分子吸收剂本身的结构有关。当油分子和高分子表面接触时,材料表面的高分子开始发生溶剂化作用。当溶剂化作用足够强,链段充分伸展,达到充分溶胀。由于交联结构的存在,高分子吸收剂不会溶于油,而油分子则包裹在网络结构中,从而达到吸油、储油的目的。 工艺流程

针对危化品泄漏:直接在水面或陆地铺设吸收包吸收,或使用消防炮或其他喷洒设备直接喷洒吸收剂颗粒到泄漏液体表面,吸收后收集处理。 针对生产过程中产生的废油:结合不同的生产工艺环节投放高分子吸收剂用于吸收液体化学品、油水分离、有毒化学品固化等,需根据不同的行业和具体的生产工艺做出相应的设计。 关键技术或设计特征 吸收能力强,能吸收至原体积27倍以上。在处理泄露事件时,由于本产品吸收量大,只需少量产品就能完成处理工作,节省人力物力。同时便于后期处置,不会二次污染,综合成本低。 极广的吸收范围,不亲水,可以用于油水混合物的吸收。广泛用于水面石油泄漏,危险化学品泄漏等领域,主要吸收运输燃料及石油、芳烃溶剂、氯化溶剂和极性化合物。 吸收速度快,基本在10分钟之内完全吸收,只有少数吸收速度需要15分钟以上。并且大多数有毒害的液体化学品在5分钟内即可完全吸收,如二甲苯、苯、苯乙烯、甲苯、环己烷、丙烯腈和二氯化乙烯。 吸收后不会产生再泄露,便于后期处理及安全存放,有效防止污染液的二次污染。 高分子吸收剂可吸收现投入商用的液体化学品超过600万种。

丙烯酸酯类吸油树脂的合成与性能研究

离子交换与吸附, 2005, 21(6): 536 ~ 541 ION EXCHANGE AND ADSORPTION 文章编号:1001-5493(2005)06-0532-06 丙烯酸酯类吸油树脂的合成与性能研究* 陈晓婷唐旭东张明珠姜成立 天津科技大学材料科学与化学工程学院,天津 300222 摘要:以丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯为主要单体,二丙烯酸丁二醇酯为交联剂,过氧化二苯甲酰为引发剂,采用悬浮聚合方法,合成聚丙烯酸酯类高吸油树脂。研究了分散剂、引发剂、交联剂用量及单体配比等因素对树脂吸油性能的影响。结果表明,分散剂用量为单体质量的0.12%,引发剂用量为1.0%,交联剂用量为1.5%时树脂的吸油能力最佳,吸甲苯倍率可达15倍,吸汽 油倍率可达10倍,吸机油倍率可达近9倍。 关键词:高吸油树脂;交联;丙烯酸酯 中图分类号:TQ425 文献标识码:A 1 前言 随着工业的发展,含油污水、废液以及海洋石油泄露等造成的污染已不容忽视,研究开发有效的油品回收技术及含油废水净化材料已倍受人们关注。高吸油树脂是一种具有三维网状化学交联结构及一定微孔结构的树脂,其微观形态特征是适度交联。通过树脂分子内的亲油基链段和油分子间产生的范德华力可实现吸油作用[1,2]。高吸油树脂与传统的吸油材料相比,具有吸油倍率高、保油能力强和回收方便等优点。高吸油树脂除了在环境保护方面具有广泛的用途外,还可用于固香剂、农药缓释剂、纸张添加剂和橡胶改性剂等。 本文采用悬浮聚合法,以丙烯酸长链烷基酯为主要单体,合成了高吸油树脂,并对吸油性能进行了研究,获得了吸油性能和外观形态均良好的吸油材料。 2 实验部分 2.1 试剂 甲基丙烯酸,丙烯酸,十二醇,十六醇,对甲苯磺酸,对苯二酚,1,4-丁二醇,过氧化苯甲酰 (BPO) 和甲基丙烯酸甲酯均为分析纯试剂;丙烯酸丁酯 (BA),丙烯酸-2-乙基己酯 (2-EHA) 为工业品,使用前未加处理。 * 收稿日期: 2004年11月8日 作者简介:陈晓婷(1972-), 女, 满族, 天津市人, 副教授, 博士.

吸附材料的特点、应用及发展

吸附材料的特点、应用及发展 1、吸附法是利用吸附剂吸附废水中某种或几种污染物,以便回收或去除它们,从而使废水得到净化的方法。利用吸附法进行物质分离已有漫长的历史,国内外的科研工作者在这方面作了大量的研究工作,目前吸附法已广泛应用于化工、环境保护、医药卫生和生物工程等领域。在化工和环境保护方面,吸附法主要用于净化废气、回收溶剂(特别适用于腐蚀性的氯化烃类化合物、反应性溶剂和低沸点溶剂)和脱除水中的微量污染物。后者的应用范围包括脱色、除臭味、脱除重金属、除去各种溶解性有机物和放射性元素等。在处理流程中,吸附法可作为离子交换、膜分离等方法的预处理,以去除有机物、胶体及余氯等,也可作为二级处理后的深度处理手段,以便保证回用水质量。利用吸附法进行水处理,具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸附剂可重复使用等优点,随着现有吸附剂性能的不断完善以及新型吸附剂的研制成功,吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。 吸附剂是决定高效能的吸附处理过程的关键因素,广义而言,一切固体都具有吸附能力,但是只有多孔物质或磨得极细的物质由于具有很大的表面积,才能作为吸附剂。工业上常用的吸附剂有:活性氧化铝、硅胶、活性炭、分子筛等,另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的吸附材料。气体吸附分离成功与否,极大程度上依赖于吸附剂的性能,因此选择吸附剂是确定吸附操作的首要问题。工业吸附剂还必须满足下列要求: (1)吸附能力强; (2)吸附选择性好; (3)吸附平衡浓度低; (4)容易再生和再利用; (5)机械强度好; (6)化学性质稳定; (7)来源广; (8)价廉。

2、几种常见吸附剂的特性 (1)活性氧化铝是由铝的水合物加热脱水制成,它的性质取决于最初氢氧化物的结构状态,一般都不是纯粹的Al2O3,而是部分水合无定形的多孔结构物质,其中不仅有无定形的凝胶,还有氢氧化物的晶体。由于它的毛细孔通道表面具有较高的活性,故又称活性氧化铝。它对水有较强的亲和力,是一种对微量水深度干燥用的吸附剂。在一定操作条件下,它的干燥深度可达露点‐70℃以下。市售的层析用氧化铝有碱性、中性和酸性三种类型,粒度规格大多为100~150目。 碱性氧化铝(pH9—10):适用于碱性物质(如胺、生物碱)和对酸敏感的样品(如缩醛、糖苷等),也适用于烃类、甾体化合物等中性物质的分离。但这种吸附剂能引起被吸附的醛、酮的缩合。酯和内酯的水解、醇羟基的脱水、乙酰糖的去乙酰化、维生素A和K等的破坏等不良副反应。所以,这些化合物不宜用碱性氧化铝分离。 酸性氧化铝(pH3.5—4.5):适用于酸性物质如有机酸、氨基酸等以及色素和醛类化合物的分离。 中性氧化铝(pH7—7.5):适用于醛、酮、醌、苷和硝基化合物以及在碱性介质中不稳定的物质如酯、内酯等的分离,也可以用来分离弱的有机酸和碱等。 (2)硅胶:硅胶是硅酸的部分脱水后的产物,其成分是SiO2·xH2O,又叫缩水硅酸。是一种坚硬、无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗粒,为一种亲水性的极性吸附剂。它是用硫酸处理硅酸钠的水溶液,生成凝胶,并将其水洗除去硫酸钠后经干燥,便得到玻璃状的硅胶,它主要用于干燥、气体混合物及石油组分的分离等。工业上用的硅胶分成粗孔和细孔两种。粗孔硅胶在相对湿度饱和的条件下,吸附量可达吸附剂重量的80%以上,而在低湿度条件下,吸附量大大低于细孔硅胶。

粉体吸油量知识

粉体吸油量知识 一)颗粒的概念 颗粒的大小主要用其在空间范围所占据的线性尺寸来表示,球形颗粒的直径我们通常叫粒径,现在我们都习惯用球形颗粒的直径来表示大多数不规则颗粒的直径。 (1)粒径的定义 化工计算中粒径的定义很复杂,现在我们实际运用主要以粒径分布来衡量粉体的大小。在测量颗粒粒径大小的方法主要有筛分法,激光法等。筛分法用于粒度分布的测量有很长时间了,筛分机分为电磁振动和音波振动两种.现在我们在实际使用中,粒径大小一般采用筛网上的目数来表示,即目数是指1英寸长度上孔眼的数目。例如:在1英寸(25.41mm)距离内的经线(或:纬线)有800条(分别用800条经线和800条纬线编制成1平方英寸的网,有640000个网孔),就是800目。 (2)颗粒的形状 颗粒的形状是指一个颗粒的轮廓或表面上各点所构成的图像,由于颗粒的形状千差万别,所以对颗粒的许多性质都有影响,特别是超细粉体的形状。例如比表面积,分散性,吸油率,表面的化学活性等。现在我们所使用的粉体形状大致有球状,片状,粒状,针状,棒状等,在使用过程中大多数技术人员主要考虑粉体的吸油量,密度,分散性以及比表面积等指标,实际上粉体的堆积密度也是我们要着重考虑的问题之一,因为粉体的物理密度和目数不一样,所形成的堆积密度也不一样。 (3)细度: 有两种表示方法,目数和粒径.目数是指1英寸长度上孔眼的数目.对应关系如下: 二) 粉体的遮盖力: (1)遮盖力 是指当涂料在一件物体表面涂装时,涂料中的颜料能遮盖住被涂物表面底色的能力,使被涂物的底色不能再通过涂料而显露出来。 遮盖力的表示方法是指每平方厘米被涂物的表面积,在达到完全遮盖时,需用涂料的最低用量。即: 颜料的质量(g) 遮盖力===------------------ 被涂物的面积(CM2) (2)常见颜料的相对遮盖力: 金红石钛白100 锐钛78 硫酸锌38 立德粉18 氧化锌14 三氧化二锑14 碳酸铝10 三) 粉体的折射率. (1)绝对折射率 是指光从真空射入介质发生折射时,入射角i与折射角r的正弦之比n叫做介质的“绝对折射率”,简称“折射率”。也就是光从一个角度进去从另一个角度出来时,产生的光的折射。因为光具有这种折射的性质,所以在任何一个介质中都会产生一种折射,而介质不一样,产生折射的角度是不一样的,也就是折射率不一样,我们也就是引用光的这种折射原理,做成各种各样遮盖力不同的涂料。 (2)涂料中粉体的折射率 我们在生产涂料时,采用不同的粉体会产生不同的遮盖力,而涂料的遮盖力是各种粉体

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