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1、10申请公布号CN104128166A43申请公布日20141105CN104128166A21申请号201410348578622申请日20140722B01J20/28200601B01J20/26200601B01J20/22200601B01J20/30200601B01D17/02220060171申请人天津工业大学地址300160天津市河东区成林道63号72发明人肖长发王子涛赵健胡霄黄庆林74专利代理机构天津才智专利商标代理有限公司12108代理人刘美甜54发明名称一种中空管状吸油材料及其制备方法57摘要本发明公开了一种中空管状吸油材料及其制备方法，该中空管状吸油材料芯部为弹簧，弹。
2、簧外侧包裹有片状海绵，海绵在弹簧两端处固定；其中在弹簧的一端，所述海绵完全将弹簧顶端包覆或者弹簧顶端与海绵在连接处固定密封；在弹簧的另一端固接有一用于连接真空泵的连接管；所述海绵外侧涂覆有氧化石墨烯层。所述氧化石墨烯层是将海绵浸泡于氧化石墨烯分散液中，由负压抽滤、水合肼蒸汽还原、冲洗、真空干燥形成的。该制备方法操作简单，制得的中空管状吸油材料不仅成本低廉，还能实现油品的连续吸附，提高油水分离效率。51INTCL权利要求书1页说明书5页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图3页10申请公布号CN104128166ACN104128166A1/1页21。
3、一种中空管状吸油材料，其特征在于芯部为弹簧，弹簧外侧包裹有片状海绵，海绵在弹簧两端处固定；其中在弹簧的一端，所述海绵完全将弹簧顶端包覆或者弹簧顶端与海绵在连接处固定密封；在弹簧的另一端固接有一用于连接真空泵的连接管；所述海绵外侧涂覆有氧化石墨烯层。2一种中空管状吸油材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤1用片状海绵包裹在弹簧表面，并在弹簧两端处分别将其与海绵固定，其中一端海绵完全将弹簧顶端包覆或者将弹簧顶端与海绵在连接处固定密封，另一端固接有一连接管，得到中空管状海绵；2将氧化石墨在水中处理得到氧化石墨烯分散液；3将步骤1得到的中空管状海绵的连接管与真空泵相连接，然后将所述中空管状海绵完全浸入。
4、步骤2得到的氧化石墨烯分散液中，利用真空泵在所述中空管状海绵处形成负压并维持13MIN，得到涂覆有氧化石墨烯的中空管状海绵；4将步骤3得到的涂覆有氧化石墨烯的中空管状海绵在3040恒温真空干燥至恒重，然后将其在8090水合肼蒸汽中还原处理1224H，再经蒸馏水冲洗、真空干燥，即得所述中空管状吸油材料。3如权利要求2所述中空管状吸油材料的制备方法，其特征在于步骤1中弹簧顶端与海绵的固定方式为树脂浇注。4如权利要求2所述中空管状吸油材料的制备方法，其特征在于步骤1中海绵的孔隙率为8595。5如权利要求2所述中空管状吸油材料的制备方法，其特征在于步骤1中海绵为聚氨酯海绵或三聚氰胺海绵。6如权利要求2。
5、所述中空管状吸油材料的制备方法，其特征在于步骤2中氧化石墨烯分散液的浓度为13MG/ML。7如权利要求2所述中空管状吸油材料的制备方法，其特征在于步骤3中形成的负压为00501MPA。8如权利要求2所述中空管状吸油材料的制备方法，其特征在于步骤2中将氧化石墨在水中经超声处理得到氧化石墨烯分散液。9如权利要求8所述中空管状吸油材料的制备方法，其特征在于超声频率为3060KHZ，时间为30MIN120MIN。权利要求书CN104128166A1/5页3一种中空管状吸油材料及其制备方法技术领域0001本发明涉及一种吸油材料，特别是一种中空管状吸油材料及其制备方法。背景技术0002近年来，石油泄漏事故。
6、频繁发生，造成海洋、河流严重污染。工业油性有机溶剂及其污水、废弃液给水生动植物和人类带来灾难性的危害，需要回收处理。为了解决这一环境问题，人们正致力于研究能够满足废油回收要求的新材料、新方法SHANNONMA,BOHNPW,ELIMELECHM,GEORGIADISJG,MARINASBJANDMAYESAMSCIENCEANDTECHNOLOGYFORWATERPURICATIONINTHECOMINGDECADESJNATURE,2008,4527185,301310。石墨烯具有单原子层紧密堆积的二维晶体结构，单层石墨烯易折叠在其表面形成微小突起，使得石墨烯具有比表面积大、疏水性强等特点。。
7、研究人员利用石墨烯这一优良的特性，将其应用在吸油领域，开发了许多石墨烯基吸油材料ZHANGX,WANS,PUJ,WANGL,LIUXHIGHLYHYDROPHOBICANDADHESIVEPERFORMANCEOFGRAPHENELMSJJOURNALOFMATERIALSCHEMISTRY,2011,2133,1225112258。NGUYEN等将石墨烯涂覆于三聚氰胺海绵，制得的石墨烯基海绵具有良好的吸附能力和油水选择性，其吸附量可达自重165倍NGUYENDD,TAINH,LEESB,KUOWSSUPERHYDROPHOBICANDSUPEROLEOPHILICPROPERTIESOFGR。
8、APHENEBASEDSPONGESFABRICATEDUSINGAFACILEDIPCOATINGMETHODJENERGYENVIRONMENTALSCIENCE,2012,57,79087912。GAO等将氧化石墨烯和碳纳米管溶液通过冷冻干燥成型，再用肼还原得到碳气凝胶并对其进行测试。研究发现，制得的碳气凝胶对不同的油品具有良好的吸收效果SUNH,XUZ,ANDGAOCMULTIFUNCTIONAL,ULTRAFLYWEIGHT,SYNERGISTICALLYASSEMBLEDCARBONAEROGELSJADVANCEDMATERIALS,2013,2518,25542560。石墨烯基。
9、吸油材料具有很强的疏水性和超强的亲油性，可以很好地实现油水混合物的分离，但存在着成本较高、使用寿命短和无法连续运行等缺点。发明内容0003为了解决上述技术问题，本发明提供了一种中空管状吸油材料及其制备方法，该方法操作简单，制得的中空管状吸油材料不仅成本低廉，还能实现油品的连续吸附，提高油水分离效率。0004为此，本发明的技术方案如下0005一种中空管状吸油材料，芯部为弹簧，弹簧外侧包裹有片状海绵，海绵在弹簧两端处固定；其中在弹簧的一端，所述海绵完全将弹簧顶端包覆或者弹簧顶端与海绵在连接处固定密封；在弹簧的另一端固接有一用于连接真空泵的连接管；所述海绵外侧涂覆有氧化石墨烯层。0006一种中空管状。
10、吸油材料的制备方法，包括如下步骤00071用片状海绵包裹在弹簧表面，并在弹簧两端处分别将其与海绵固定，其中一端海绵完全将弹簧顶端包覆或者将弹簧顶端与海绵在连接处固定密封，另一端固接有一连接说明书CN104128166A2/5页4管，得到中空管状海绵；00082将氧化石墨在水中处理得到氧化石墨烯分散液；00093将步骤1得到的中空管状海绵的连接管与真空泵相连接，然后将所述中空管状海绵完全浸入步骤2得到的氧化石墨烯分散液中，利用真空泵在所述中空管状海绵处形成负压并维持13MIN，得到涂覆有氧化石墨烯的中空管状海绵；00104将步骤3得到的涂覆有氧化石墨烯的中空管状海绵在3040恒温真空干燥至恒重，。
11、然后将其在8090水合肼蒸汽中还原处理1224H，再经蒸馏水冲洗、真空干燥，即得所述中空管状吸油材料。0011步骤1中弹簧顶端与海绵的固定方式为树脂浇注。0012步骤1中海绵的孔隙率为8595。0013步骤1中海绵为聚氨酯海绵或三聚氰胺海绵。0014步骤2中氧化石墨烯分散液的浓度为13MG/ML。0015步骤3中形成的负压为00501MPA。0016步骤2中将氧化石墨在水中经超声处理得到氧化石墨烯分散液。超声频率为3060KHZ，时间为30MIN120MIN。0017步骤1中弹簧为不锈钢弹簧。0018步骤1中海绵厚度为39MM。0019步骤4真空干燥的条件为2090下干燥1224H。0020与。
12、现有技术相比，本技术方案具有以下有益效果00211、本发明中，抽滤吸附制备中空管状吸油材料的原理为通过抽滤诱导氧化石墨烯在海绵表面发生自组装形成氧化石墨烯薄膜，可增加石墨烯在海绵上的锚点，有效提高石墨烯与海绵基质之间界面结合强度，提高了石墨烯基海绵重复使用能力。相对于之前报道的石墨烯基吸油材料，该制备方法是以廉价的海绵为基质，所得产品具有成本低、使用寿命长的特点。海绵表面的石墨烯吸附层使其具有疏水亲油的特性，可吸附油品或用于油水分离。00222、将所得中空管状吸油材料放入油水混合体系中，一端提供负压，可实现动态连续吸附分离，大大提高油水分离效率，适用于工业油性有机废水和海洋溢油等大工作量油水分。
13、离处理的需求。同时，可以以更少的吸附剂吸附更多的油品，大幅降低成本，在环境保护和能源领域具有很大的实际应用价值。附图说明0023图1是本发明制得的中空管状吸油材料结构示意图；0024图2是实施例1制得的中空管状吸油材料对甲苯/水混合物分离使用情况；0025图3是实施例1制得的中空管状吸油材料对煤油/水混合物分离使用情况；0026图4是实施例1制得的中空管状吸油材料对甲苯/水混合物分离进行循环使用情况；0027图5是实施例1制得的中空管状吸油材料中空管状吸油材料对煤油/水混合物分离进行循环使用情况。说明书CN104128166A3/5页5具体实施方式0028以下结合附图和实施例对本发明的技术方案。
14、进行详细描述。0029实施例10030一种中空管状吸油材料的制备方法，包括以下步骤00311用厚度为3MM的聚氨酯海绵薄片孔隙率85包裹在不锈钢弹簧表面，弹簧线径05MM，外径3MM，长度30CM；在弹簧两端处分别将其与海绵用环氧树脂浇注固定，其中一端密封，另一端固接有一连接管，用于连接真空泵；得到中空管状海绵；00322将氧化石墨利用超声波清洗机在频率为40KHZ条件下超声分散30MIN，得到浓度为2MG/ML氧化石墨烯分散液；00333将步骤1得到的中空管状海绵的连接管与真空泵相连接，然后将所述中空管状海绵完全浸入步骤2得到的氧化石墨烯分散液中，利用真空泵在所述中空管状海绵处形成01MPA。
15、的负压，维持3MIN；得到涂覆有氧化石墨烯的中空管状海绵；00344将步骤3得到的涂覆有氧化石墨烯的中空管状海绵在40恒温干燥24H，至恒重，然后将其在80水合肼蒸汽中还原处理24H，再经蒸馏水冲洗、真空干燥，即得所述中空管状吸油材料，其结构如图1所示。一种中空管状吸油材料，芯部为弹簧2，弹簧2外侧包裹有片状海绵4，海绵4在弹簧两端31，32处固定；其中在弹簧的一端，所述海绵完全将弹簧顶端包覆或者弹簧顶端与海绵在连接处固定密封31；在弹簧的另一端固接有一用于连接真空泵的连接管1；所述海绵外侧涂覆有氧化石墨烯层由于氧化石墨烯渗入海绵，裸露在海绵外侧的氧化石墨烯层很薄，所以并未在图中显示。0035。
16、应用实验0036将本实施例制得的中空管状吸油材料放入2L甲苯/水混合物体积11中，将中空管状吸油材料的连接管与真空泵相连接，真空泵负压控制在005MPA，对甲苯/水混合物进行分离。中空管状吸油材料的分离效率由下式计算得出0037分离效率VT/VO1000038式中，VT为T时刻收集到的油品体积，VO为油品的初始体积。测试结果如图2所示，横坐标表示分离时间，纵坐标表示分离效率。0039从图2可以看出，该中空管状吸油材料对甲苯/水混合物的分离效率能达到99以上，可实现油水分离。0040利用本实施例制得的中空管状吸油材料对煤油/水混合物体积11进行分离。测试结果如图3所示，横坐标表示分离时间，纵坐标。
17、表示分离效率。0041从图3可以看出，该中空管状吸油材料对煤油/水混合物的分离效率能达到99以上，可实现油水分离。0042利用本实施例制得的中空管状吸油材料对甲苯/水混合物体积11进行循环使用测试。测试条件为将吸附有甲苯的中空管状吸油材料置于密闭容器中，然后用真空泵将容器里的气体抽出，降低容器内的气压，这时甲苯便会逸出，待脱附完成，再将中空管状吸油材料置于甲苯/水混合物中进行油水分离，如此循环共进行10次。图4给出了中空管状吸油材料循环使用情况，其中，横坐标表示实验的循环次数，共10次；纵坐标表示分离效率。0043从图4可以看出，该中空管状吸油材料在甲苯/水混合物中使用10次后，油水分说明书C。
18、N104128166A4/5页6离效率仍保持在99以上。0044利用本实施例制得的中空管状吸油材料对煤油/水混合物2L，体积11进行循环使用测试。图5给出了中空管状吸油材料循环使用情况。其中，横坐标表示实验的循环次数，共10次；纵坐标表示分离效率。0045从图5可以看出，该中空管状吸油材料在煤油/水混合物中使用10次后，油水分离效率仍保持在99以上。0046实施例20047一种中空管状吸油材料的制备方法，与实施例1中制备方法的不同之处为步骤1的聚氨酯海绵孔隙率为95，其余步骤同实施例1。应用实验结果类似于实施例1所示。0048实施例30049一种中空管状吸油材料的制备方法，与实施例1中制备方法。
19、的不同之处为步骤1中使用的海绵为三聚氰胺海绵薄片，孔隙率为85，其余步骤同实施例1。应用实验结果类似于实施例1所示。0050实施例40051一种中空管状吸油材料的制备方法，与实施例1中制备方法的不同之处为步骤1中使用的海绵为三聚氰胺海绵薄片，孔隙率为95，其余步骤同实施例1。应用实验结果类似于实施例1所示。0052实施例50053一种中空管状吸油材料的制备方法，与实施例1中制备方法的不同之处为步骤1中使用的海绵为厚度为6MM的聚氨酯海绵，其余步骤同实施例1。应用实验结果类似于实施例1所示。0054实施例60055一种中空管状吸油材料的制备方法，与实施例1中制备方法的不同之处为步骤1中使用的海绵。
20、为厚度为6MM的聚氨酯海绵，其余步骤同实施例1。其应用实验结果类似于实施例1所示。0056实施例70057一种中空管状吸油材料的制备方法，与实施例1中制备方法的不同之处为步骤2中氧化石墨烯浓度为1MG/ML，其余步骤同实施例1。应用实验结果类似于实施例1所示。0058实施例80059一种中空管状吸油材料的制备方法，与实施例1中制备方法的不同之处为步骤2中氧化石墨烯浓度为3MG/ML，其余步骤同实施例1。应用实验结果类似于实施例1所示。0060实施例90061一种中空管状吸油材料的制备方法，与实施例1中制备方法的不同之处为步骤2中超声时间为120MIN，其余步骤同实施例1。应用实验结果类似于实施。
21、例1所示。0062实施例100063一种中空管状吸油材料的制备方法，与实施例1中制备方法的不同之处为步骤3中利用真空泵在所述中空管状海绵处形成01MPA的负压，维持1MIN，其余步骤同实施例1。应用实验结果类似于实施例1所示。0064实施例11说明书CN104128166A5/5页70065一种中空管状吸油材料的制备方法，与实施例1中制备方法的不同之处为步骤3中利用真空泵在所述中空管状海绵处形成005MPA的负压，维持3MIN，其余步骤同实施例1。应用实验结果类似于实施例1所示。0066实施例120067一种中空管状吸油材料的制备方法，与实施例1中制备方法的不同之处为步骤3中利用真空泵在所述中。
22、空管状海绵处形成005MPA的负压，维持1MIN，应用实验结果类似于实施例1所示。0068实施例130069一种中空管状吸油材料的制备方法，与实施例1中制备方法的不同之处为步骤4中在90水合肼蒸汽中还原处理12H。应用实验结果类似于实施例1所示。0070实施例140071一种中空管状吸油材料的制备方法，与实施例1中制备方法的不同之处为步骤4中在90水合肼蒸汽中还原处理24H，应用实验结果类似于实施例1所示。0072实施例150073一种中空管状吸油材料的制备方法，与实施例1中制备方法的不同之处为步骤4中在80水合肼蒸汽中还原处理12H。应用实验结果类似于实施例1所示。说明书CN104128166A1/3页8图1图2说明书附图CN104128166A2/3页9图3图4说明书附图CN104128166A3/3页10图5说明书附图CN104128166A10。