【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境保护，具体涉及一种用于吸附水中油污的球壳材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着全球海洋开发活动的增加和海上运输业的发展，海洋溢油事故频发，对海洋生态系统造成严重威胁。目前，海洋溢油的处理方法主要包括物理法、化学法和生物法，其中，使用吸油材料进行物理吸附是最直接、有效的处理方法之一。
2、现有的吸油材料主要包括以下几类：有机类材料、无机类材料、复合类材料。有机类材料如聚丙烯纤维、聚氨酯泡沫等，具有一定的吸油能力，但是易老化、难降解；无机类材料如膨润土、沸石等，材料成本低但是吸油量有限；复合类材料如改性纤维素、碳基材料等，性能相较于有机类材料和无机类材料较优异，但是成本较高。同时上述材料还普遍存在选择性差、回收困难、再生性能差等问题，选择性差导致材料在吸油的同时还吸收水分，因此导致吸油效率降低，并且材料易沉降或破碎，难以回收，容易造成二次污染；现有吸油材料多数难以实现重复利用。
3、因此，开发一种具有高吸油量、良好选择性、易回收且可重复使用的新型吸油材料具有重要的实际意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的吸油量低、选择性差、回收困难等问题，提出了一种用于吸附水中油污的球壳材料及其制备方法和应用，制备得到的球壳材料具有高吸油量、良好选择性等优点，并且易回收可重复使用，对环境友好。
2、本专利技术的技术方案是：
3、本专利技术提供了一种用于吸附水中油污的球壳材料的制备方法，包括以下步骤：p>
4、(1)称取油相组分，包括含氢硅油40～80重量份、小分子硅氧烷20～50重量份、钛酸酯10～30重量份和醇类15～45重量份，将油相组分置于氮气氛围中，室温搅拌50～70min使其充分混合均匀，制得油相；
5、(2)称取水相组分，包括氢氧化钠4～8重量份、氢氧化钙1～4重量份、去离子水80～160重量份、水泥颗粒8～25重量份；将氢氧化钠、氢氧化钙溶解于去离子水中，然后加入水泥颗粒，超声分散12～17min，得到水相；
6、(3)在20～30℃下，将油相加入水相中，同时以800～1000rpm速度搅拌15～25min，形成水包油乳液；然后在30～40℃下以250～350rpm速度搅拌2.5～3.5小时，使表面形成水化硅酸钙球壳；
7、(4)升温至45～55℃静置5～7h，使球壳内部的含氢硅油水解产生氢气，形成开口的微球；经洗涤、干燥，获得最终的球壳材料。
8、进一步的，所述含氢硅油为聚甲基氢硅氧烷，其分子结构为[-si(ch3)(h)-o-]n，其中n为15-80；所述含氢硅油的粘度为50-1000mpa·s。
9、进一步的，所述小分子硅氧烷选自正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷中的任一种或两种。
10、进一步的，所述钛酸酯选自钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯中的任一种或两种。
11、进一步的，所述醇类选自无水乙醇、异丙醇中的任一种或两种。
12、进一步的，所述水泥为普通硅酸盐水泥，水泥颗粒的粒径为1～8μm，比表面积为300～500m2/kg。
13、进一步的，所述油相中还包括0.1～1重量份硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的任一种或两种。
14、进一步的，所述步骤(3)中形成的水包油乳液中油滴的平均粒径为50～200μm，油滴大小分布的多分散系数小于0.3。
15、本专利技术还提供了采用上述任一项所述的制备方法制得的球壳材料，所述球壳材料的平均粒径为100～400μm，壳厚为5～15μm，开口直径为10～40μm；
16、所述球壳材料的比表面积为60～180m2/g，孔隙率为65～85％；
17、所述球壳材料的吸油率为6～18g油/g材料，浮力保持时间大于72小时。
18、本专利技术制备获得的球壳材料采用含氢硅油作为主要原料，选用小分子硅氧烷和钛酸酯作为交联剂，通过在水泥饱和溶液中的原位反应形成具有特殊结构的球壳材料。该球壳材料独特的结构特征，包括特定的粒径、壳厚、开口尺寸等，赋予了材料优异的吸油性能。
19、本专利技术还提供了上述任一项所述的制备方法制得的球壳材料在吸附水中油污、处理海洋溢油、去除海洋微塑料或吸附水体中有机污染物中的应用。
20、本专利技术有提供了一种采用上述任一项所述的制备方法制得的球壳材料或者所述的球壳材料进行水中油污吸附的方法，包括以下步骤：
21、将球壳材料以0.5～5g/l的浓度分散于含油污水体中，搅拌或静置10～60min，使球壳材料充分吸附油污；
22、通过筛网或磁力分离回收吸附了油污的球壳材料，对回收的球壳材料进行挤压或溶剂萃取，回收吸附的油污，对球壳材料进行再生。
23、本专利技术的有益效果：
24、本专利技术提供的球壳材料制备方法，工艺简单，易于放大生产，制得的产品性能稳定可控，并且其原料来源广泛，成本低廉。
25、采用本专利技术方法制得的用于吸附水中油污的球壳材料具有以下优势：
26、高效吸油：该球壳材料具有高达18倍自重的吸油量，远超传统吸油材料的性能，并且吸油速度快，5分钟内可达到饱和；
27、优良选择性：该球壳材料表面高度疏水，几乎不吸水，在海水环境中仍保持高效吸油能力，可选择性吸附各类油污；
28、易于回收：该球壳材料浮力持久，可在水面漂浮72小时以上，且结构稳定，不易破碎，易于收集和运输；
29、可重复使用：该球壳材料在经过简单处理后可循环使用10次以上，循环使用后性能保持率>90％，显著降低了使用成本；
30、环境友好：该球壳材料的主要成分为硅基化合物，无毒无害，不会造成二次污染，符合环保要求。
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1.一种用于吸附水中油污的球壳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含氢硅油为聚甲基氢硅氧烷，其分子结构为[-Si(CH3)(H)-O-]n，其中n为15-80；所述含氢硅油的粘度为50-1000mPa·s。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述小分子硅氧烷选自正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷中的任一种或两种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钛酸酯选自钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯中的任一种或两种；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥，水泥颗粒的粒径为1～8μm，比表面积为300～500m2/kg。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述油相中还包括0.1～1重量份硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的任一种或两种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中形成的水包油乳液中油滴的平均粒径为50-200μm，油
8.采用权利要求1-7任一项所述的制备方法制得的球壳材料，其特征在于，所述球壳材料的平均粒径为100～400μm，壳厚为5～15μm，开口直径为10～40μm；
9.权利要求1-7任一项所述的制备方法制得的球壳材料在吸附水中油污、处理海洋溢油、去除海洋微塑料或吸附水体中有机污染物中的应用。
10.一种采用权利要求1-7任一项所述的制备方法制得的球壳材料或者权利要求8所述的球壳材料进行水中油污吸附的方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于吸附水中油污的球壳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含氢硅油为聚甲基氢硅氧烷，其分子结构为[-si(ch3)(h)-o-]n，其中n为15-80；所述含氢硅油的粘度为50-1000mpa·s。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述小分子硅氧烷选自正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷中的任一种或两种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钛酸酯选自钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯中的任一种或两种；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥，水泥颗粒的粒径为1～8μm，比表面积为300～500m2/kg。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述油相中还包括0.1...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓云，逄博，徐磊，李凤，高建国，闫婕，
申请(专利权)人：青岛海洋地质研究所，
类型：发明
国别省市：
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