超疏水棉花的制备及用于油水分离

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1、万方数据第30卷第7期2013年7月应用化学CHINESEJOURNALOFAPPUEDCHEMISTRYV01．30Iss．7July2013超疏水棉花的制备及用于油水分离邓晓庆商静芬王侦石慧张君芳苏孝礼谢青季马铭+(化学生物学及中药分析教育部重点实验室，湖南师范大学长沙410081)摘要采用溶胶．凝胶法制备了SiO：水溶胶，并用三甲基甲氧基硅烷进行疏水改性，通过一步浸泡法将改性后SiO：水溶胶修饰到棉花上制备出改性棉花，用接触角测定仪和扫描电子显微镜对制备的改性棉花进行了表征，二次蒸馏水及酸、碱液滴在改性棉花上的接触角均大于150。，表明制备的改性棉花具有超疏水性和耐酸碱性。改性棉花

2、对柴油展示了高达8．3g／s的饱和吸附量，在5次重复使用中，吸附能力和接触角均可维持在4．0晷／g和大于150。水平。在油水混合物吸附研究中，改性棉花吸水量仅是未改性棉花吸水量的1／45，表明改性棉花对油具有很好的选择性。吸附了柴油后的改性棉花经过简单挤压，即可直接回收吸附的柴油和释放出改性棉花，从而实现了改性棉花的重复使用。关键词超疏水棉花，改性棉花，SiO：水溶胶，接触角，油水混合物中图分类号：0652．2文献标识码：A文章编号：1000-0518(2013)07-0826-08DOI：10．3724／SP．J．1095．2013．20437近年来，原油和有机污染物对环境造成的影响日

3、趋严重，这两类物质具有致癌性、致突变性而且很难被生物降解，对环境、海洋生物、人类和动植物具有很大的危害¨剖。其中原油污染的危害最为严重，存在损失巨大、清除困难和危害深远等特点，因此，快速有效除去水中的油具有重要意义。目前用于吸附油及有机污染物的主要材料有：普通材料、疏水材料(水滴在材料表面的接触角大于90。)和超疏水材料(水滴在材料表面的接触角大于150。)，普通材料如石墨、活性炭和树脂等旧剖吸附量大，但存在吸水、收集困难以及容易造成二次污染等缺点；疏水材料和超疏水材料则克服了吸水等问题，在油回收和有机污染物脱除领域，展示了优良的应用前景。周聪等∽1和Wang等u叫制备了超疏水滤纸，有很

4、好的油水分离效果；冯海锋等[1¨制备了疏水改性聚二甲基硅氧烷渗透蒸发膜用于分离苯和水，达到了很好的效果；Zhu等u21制备了超疏水且超亲油海绵用于移取和收集水面的油；Choi等¨列制备出聚二甲基硅氧烷海绵，可以选择性的吸附水中的油；Liang等¨4o合成出了超疏水碳纳米凝胶，有很好的除油效果；Arbatan等¨纠制备了超疏水碳酸钙，接触角达1520，能够选择性地从水里吸附油等。在处理含油、有机物废水中，超疏水、环保、吸附量大和可回收的材料将有很大的发展优势。超疏水材料的制备方法有：相分离法[16I、溶胶．凝胶法(“．gel)¨7删、化学修饰法【2u和电解沉积法陋1等，其中溶胶．凝胶法因具

5、有条件温和、对设备要求不高、反应温度低、粒径可控、纳米粒子均匀度好和纯度高等优点而得到广泛应用。利用溶胶-凝胶法制备纳米SiO：，对其进行疏水改性后将其修饰到棉织物上，成功制备了超疏水的棉织物，使得棉织物的防雨雪、防污染、抗氧化以及防止电流传导等性能大大增强m删。受文献启发，我们用硅烷化修饰技术对溶胶．凝胶法制备的SiO：纳米粒子进行硅烷化改性后，通过一步浸泡法将硅烷化的SiO：纳米粒子修饰到棉花上，对棉花进行疏水改性，制备出的改性棉花的静态接触角>1500，表现出了超疏水性。本文提出的这种超疏水棉花的制备方法，未见文献报道。2012-09-28收稿，2012·11-19修回国家自然科学

6、基金项目(21275052，20975038)、湖南省科技计划项目(2011FJ3227)、湖南省高校科技创新团队支持计划资助通讯联系人：马铭，教授；Tel／Fax：0731-88872681；E-mail：mingma@hunnu．edu．ca；研究方向：分离分析化学万方数据第7期邓晓庆等：超疏水棉花的制备及用于油水分离1实验部分1．1试剂和仪器实验使用的棉花为医用脱脂棉(徐州恒睿医疗科技发展公司)，其它试剂为三甲基甲氧基硅烷(Methoxytrimethylsilane，纯度>97％，美国Alfa公司)、正硅酸乙酯(TEOS，西陇化工股份有限公司)、浓氨水(分析纯，25％～28％，长

7、沙安泰精细化工实业有限公司)、浓盐酸(分析纯，株洲石英化玻有限公司)、无水乙醇(分析纯，上海振兴化工一厂)和石油醚(60～90℃，中国医药集团总公司)，实验用水为二次蒸馏水。SL200B型静态接触角仪(美国科诺工业有限公司)，Quanta200型扫描电子显微镜(美国FEI公司)，Avatar37017r．IR型红外分析仪(美国热电尼高力公司)，UV-2450PC型紫外分析仪(Et本岛津公司)。1．2棉花的改性方法在三口烧瓶中加人40