一种利用废弃口罩和秸秆制备吸油材料的方法

本发明涉及废弃物资源化利用和油田污染物处理应用，具体涉及一种利用废弃口罩和秸秆制备吸油材料的方法。

背景技术：

1、目前，世界各国溢油应急管理水平总体较低，处理油类污染的常用方法包括物理吸附、化学处理、原地燃烧和生物技术。在这些不同的方法中，化学方法由于含有有毒的化学物质，会污染海洋环境，所以使用化学方法会浪费资源。其中，物理法易操作，有着生产成本低、易于制造、选择性高、环境友好和可回收利用等优点，但回收成本高，且对油层厚度有要求，溢油处理不彻底等问题。迄今为止，已有不同的聚合物被用作吸油材料，如泡沫、纤维、海绵和气凝胶。

2、油类污染物来源于油类和有机溶剂的泄漏，在生物体或环境体系中具有一定的稳定性，难以被分解和降解，从而给动植物带来一定的健康问题。将油和有机溶剂与水分离至关重要，以满足环境当局制定的排放法规。吸附法被认为是油水分离的最佳工艺之一，因为它具有低运营和资本成本以及高分离效率。新型高效吸附材料不仅应该具有高吸附量、良好的疏水性、良好的悬浮性和良好的保油性，而且还可以回收和自然降解。

3、常用的合成聚合物类纤维材料具有较强的吸油能力，但是存在结构强度小，过于柔软，在波动的水中容易被打散，并且对油类污染物吸附强烈，不易重复利用，综合成本较高。植物秸秆具有天然环保、成本低等优点，但是其秸秆纤维吸油能力较弱，具有刚性松散结构，不易成团，如在波动的水中使用则容易被打散，难以收集。

4、因此，急需研发一种结构强度适合、不易在波动的水中容易被打散，并且对油类污染物吸附性强，成本低的吸油材料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种将废弃口罩的聚丙烯纤维与秸秆的优势结合，稳定性好、可重复使用、成本低的利用废弃口罩和秸秆制备吸油材料的方法。

2、本发明采用以下技术方案：一种利用废弃口罩和秸秆制备吸油材料的方法，其包括以下步骤，其中，步骤1到步骤3的执行无先后顺序要求：

3、步骤1：将回收的废弃口罩去除鼻梁条和耳带，用75％的酒精消杀处理后，烘干裁剪为3-5cm；

4、步骤2：室温下，将秸秆剪短至1-2cm，用浓度为1-5％的碱水溶液浸润1小时以上，捞出晾干待用；

5、步骤3：将聚醚表面活性剂、氧化铵表面活性剂和季铵盐表面活性剂按照质量比为1：2-5：3-6用水配制成总浓度为0.5-3％的表面润湿剂水溶液；

6、步骤4：将步骤1所述裁剪后的口罩放置于破壁机中，加入步骤3配置的所述表面润湿剂水溶液，在100-300转/分下破碎2分钟以上；再加入步骤2所述剪短的秸秆，所述加入的裁剪后的口罩、表面润湿剂水溶液、剪短的秸秆的质量比为1：1-3：1-3，继续在100-300转/分下破碎2分钟以上，将得到的产品在4mpa以上的压力下挤压6分钟以上形成片状材料，将片状材料置于60-75℃下烘干得到所述利用废弃口罩和秸秆制备吸油材料。

7、本发明以废弃聚丙烯基口罩和农作物秸秆为基础材料，制备得到低成本、高效吸油、结构稳定的吸油材料。一方面，口罩中的聚丙烯的细纤维可以附着在秸秆的粗糙粗纤维上，使得聚丙烯纤维可以保持较为蓬松的状态，增加了吸油材料的比表面积，更有利于油类的吸收和存储，大大提高吸油效率。另一方面，聚丙烯纤维的缠绕可以将秸秆的粗糙粗纤维束缚在一起，解决了秸秆材料松散不易收集的问题，即使在起伏波动状态下的水中吸油材料仍能保持稳定结构。同时，本发明制备的吸油材料一次吸油后经过挤压出油，可再次重复使用，大大提高市场竞争力。

8、进一步，所述废弃口罩为已使用的采用聚丙烯纤维无纺布材料所生产的口罩，实现废物利用。

9、进一步，所述步骤2中的秸秆为下列农作物中的一种或两种以上混合的秸秆：小麦、水稻、玉米或高粱。

10、进一步，所述步骤2之前还包括步骤20，所述步骤20具体为：将碱试剂溶于水配置成浓度为1-5％的碱水溶液，所述碱试剂为工业级及以上纯度的氢氧化钠、或氢氧化钾，所述用于溶解碱试剂的水为工业级以上自来水、或去离子水。由于秸秆表面过于光滑，不利于和纤维的相互作用。通过碱水浸泡秸秆，清除秸秆表明部分碱溶解的胶质，便于聚丙烯纤维附着于秸秆表面。

11、进一步，所述步骤3中，所述聚醚表面活性剂为下列中一种：聚合度为200以上的聚乙二醇或聚合度为200以上的聚丙二醇。

12、进一步，所述步骤3中，所述氧化铵表面活性剂为下列中一种：十二烷基氧化铵、十四烷基氧化铵、十六烷基氧化铵、或十八烷基氧化铵。

13、进一步，所述步骤3中，所述季铵盐表面活性剂为下列中的一种：十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、或十八烷基氯化三甲基铵。本发明通过加入表面活性剂，促使秸秆材料的刚性结构和聚丙烯纤维柔性结构紧密结合缠绕，大大提高制备的吸油材料的结构稳定性。同时，氧化铵表面活性剂可提高秸秆表面的疏水性，季铵盐表面活性剂可提高秸秆表面的亲油性，将聚醚表面活性剂、氧化铵表面活性剂和季铵盐表面活性剂三种活性材料组合使用，可以提升秸秆的吸油作用，以及提高秸秆与聚丙烯纤维的相互作用。

14、进一步，所述步骤3中，所述溶解表面活性剂的水为工业级以上自来水、或去离子水。

15、进一步，所述步骤4中，将得到的产品在4-7mpa压力下挤压6-15分钟成片状材料，从而便于存贮、运输、使用、收集产品。同时，片状的产品还便于覆盖在水面漂浮的原油层上，便于吸附原油。

16、应用时，将吸油材料投入含油的水中，待吸附10-30分钟后，将吸油材料捞起，即可实现对海洋溢油、油田废水排放等吸油作用，吸油率达到9.0g/g(每1g吸油材料可吸附9.0g油)以上。

17、本发明的有益效果为：

18、本发明以废弃聚丙烯基口罩和农作物秸秆为基础材料，制备得到低成本的吸油材料。一方面，口罩中的聚丙烯的细纤维可以附着在秸秆的粗糙粗纤维上，使得聚丙烯纤维可以保持较为蓬松的状态，增加了吸油材料的比表面积，更有利于油类的吸收和存储，大大提高吸油效率。另一方面，聚丙烯纤维的缠绕可以将秸秆的粗糙粗纤维束缚在一起，解决了秸秆材料松散不易收集的问题，即使在起伏波动状态下的水中吸油材料仍能保持稳定结构。

19、本发明将秸秆材料的刚性结构和聚丙烯纤维柔性结构的优势结合在一起，利用表面润湿剂的促进作用，使得两者紧密结合缠绕，使得制备的吸油材料的结构稳定性好，还可以重复利用。

20、应用本发明制备的吸油材料处理水上溢油简单高效，易于打捞。一次吸油后经过挤压出油，可再次重复使用，重复利用吸油率可以保持原来的60％以上。

21、总之，本发明将废弃口罩和秸秆复合制备的吸油材料，具有环保、吸油效果好、吸油操作简单、可重复使用、低成本等优点，有很强的市场竞争力。

技术特征：

1.一种利用废弃口罩和秸秆制备吸油材料的方法，其特征在于：其包括以下步骤，其中，步骤1到步骤3的执行无先后顺序要求：

2.根据权利要求1所述的利用废弃口罩和秸秆制备吸油材料，其特征在于：所述废弃口罩为已使用的采用聚丙烯纤维无纺布材料所生产的口罩。

3.根据权利要求1所述的利用废弃口罩和秸秆制备吸油材料，其特征在于：所述步骤2中的秸秆为下列农作物中的一种或两种以上混合的秸秆：小麦、水稻、玉米或高粱。

4.根据权利要求1所述的利用废弃口罩和秸秆制备吸油材料，其特征在于：所述步骤2之前还包括步骤20，所述步骤20具体为：将碱试剂溶于水配置成浓度为1-5％的碱水溶液，所述碱试剂为工业级及以上纯度的氢氧化钠、或氢氧化钾，所述用于溶解碱试剂的水为工业级以上自来水、或去离子水。

5.根据权利要求1所述的利用废弃口罩和秸秆制备吸油材料，其特征在于：所述步骤3中，所述聚醚表面活性剂为下列中一种：聚合度为200以上的聚乙二醇或聚合度为200以上的聚丙二醇。

6.根据权利要求1所述的利用废弃口罩和秸秆制备吸油材料，其特征在于：所述步骤3中，所述氧化铵表面活性剂为下列中一种：十二烷基氧化铵、十四烷基氧化铵、十六烷基氧化铵、或十八烷基氧化铵。

7.根据权利要求1所述的利用废弃口罩和秸秆制备吸油材料，其特征在于：所述步骤3中，所述季铵盐表面活性剂为下列中的一种：十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、或十八烷基氯化三甲基铵。

8.根据权利要求1所述的利用废弃口罩和秸秆制备吸油材料，其特征在于：所述步骤3中，所述溶解表面活性剂的水为工业级以上自来水、或去离子水。

9.根据权利要求1所述的利用废弃口罩和秸秆制备吸油材料，其特征在于：所述步骤4中，将得到的产品在4-7mpa压力下挤压6-15分钟成片状材料。

技术总结
本发明公开一种利用废弃口罩和秸秆制备吸油材料的方法，其包括以下步骤：将回收的废弃口罩去除鼻梁条和耳带，消杀后烘干裁剪为3‑5cm；将秸秆剪短并用碱水溶液浸润1小时以上，捞出晾干待用；将裁剪后的口罩放置于破壁机中，加入表面润湿剂水溶液，破碎2分钟以上；再加入所述剪短的秸秆，继续破碎2分钟以上，将得到的产品在3MPa以上的压力下挤压6分钟以上形成片状材料，将片状材料烘干得到所述利用废弃口罩和秸秆制备吸油材料。本发明将废弃口罩和秸秆复合制备的吸油材料，具有环保、吸油效果好、吸油操作简单、可重复使用、低成本等优点，有很强的市场竞争力。

技术研发人员：倪维军,周瑞,汤颖,臧芸蕾,屈撑囤
受保护的技术使用者：西安石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5