阅读说明：本技术 一种具有纳米-微米梯度分级孔道结构的油水分离型海藻酸盐气凝胶制备方法 (Preparation method of oil-water separation type alginate aerogel with nano-micron gradient hierarchical pore structure ) 是由 朱合金 巩继贤 张健飞 于 2019-10-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种具有纳米-微米梯度分级孔道结构的油水分离型海藻酸盐气凝胶制备方法,首先将海藻酸钠、发泡剂、纳米制孔剂、化学交联剂、制备成一定发泡倍率的发泡液,随后利用冷冻干燥技术冻干,得到具有蓬松多孔结构的超轻海绵状海藻酸盐气凝胶。将海绵浸入一定浓度钙离子溶液中,使其进一步吸水交联,在疏水改性混合溶液浸泡,制备了具有丰富纳米-微米孔道的超疏水性海藻酸钙材料,该方法实现了对海藻酸钠孔结构的可控构建,并且形成了大孔-介孔-微孔梯度分级状的特殊孔结构,显著提高了海藻酸钙本身的吸附性能以及机械性能。该方法简单易行、制备成本低廉、且不使用有害有机溶剂。物理发泡技术、纳米制孔技术、冷冻干燥技术联用、并通过无机修饰剂对疏水气凝胶的进一步疏水修饰,以实现油-水分离目的。由该方法制备的廉价海藻酸钙材料具有良好的油水分离能力,应用潜力高,存在较高的经济生产价值。(The invention relates to a preparation method of an oil-water separation type alginate aerogel with a nano-micron gradient hierarchical pore structure. The sponge is immersed into a calcium ion solution with a certain concentration to further absorb water for crosslinking, and is immersed in a hydrophobic modified mixed solution to prepare the super-hydrophobic calcium alginate material with rich nano-micron pore channels. The method is simple and easy to implement, has low preparation cost, and does not use harmful organic solvents. Physical foaming technology, nano hole making technology and freeze drying technology are combined, and the hydrophobic aerogel is further subjected to hydrophobic modification by an inorganic modifier so as to achieve the aim of oil-water separation. The cheap calcium alginate material prepared by the method has good oil-water separation capacity, high application potential and higher economic production value.)

一种具有纳米-微米梯度分级孔道结构的油水分离型海藻酸 盐气凝胶制备方法

技术领域

本发明涉及一种具有特殊孔道结构的油水分离型海藻酸盐气凝胶制备方法，具体涉及一种具有纳米-微米梯度分级孔道结构的油水分离型海藻酸盐气凝胶制备方法，属于生物质基功能材料制备技术领域。

技术背景

过去一个世纪，石油泄漏事故频发造成的海洋污染给海洋生态环境带来了巨大的破坏。因此，如何实现油-水的高效分离已经成为一个热点研究方向。开发一种超疏水超亲油的功能性材料解决这一问题简单易行的方法。目前，海藻酸钠气凝胶因为其价格低廉、对环境友好，并且容易于钙离子形成疏水性凝胶，其结构中含有大量的羟基、羧基等官能团，能作为修饰位点，而被广泛研究用于油水分离，然而纯海藻酸钠气凝胶存在吸油量少、机械性能差等问题，一般通过加入碳纳米管、石墨烯等高吸附性能纳米粒子提升其吸附量和机械性能，但缺陷是大规模生产成本较高。针对纯海藻酸钠油水分离材料本身的吸附量低、机械性能差的问题。

本发明设计了一种具有纳米-微米梯度分级孔道结构的油水分离型海藻酸盐气凝胶，首先将海藻酸钠、发泡剂、纳米制孔剂、化学交联剂、制备成一定发泡倍率的发泡液，随后利用冷冻干燥技术冻干，得到具有蓬松多孔结构的超轻海绵状海藻酸盐气凝胶。将海绵浸入一定浓度钙离子溶液中，使其进一步吸水交联，在疏水改性混合溶液浸泡，制备了具有丰富纳米-微米孔道的超疏水性海藻酸钙材料，该方法实现了对海藻酸钠孔结构的可控构建，并且形成了大孔-介孔-微孔梯度分级状的特殊孔结构，显著提高了海藻酸钙本身的吸附性能以及机械性能。该方法简单易行、制备成本低廉、不使用有害有机溶剂。由该方法制备的廉价海藻酸钙材料具有优异的油水分离能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有纳米-微米梯度分级孔道结构的油水分离型海藻酸盐气凝胶制备方法。本发明过物理发泡技术、纳米制孔技术、冷冻干燥技术联用对海藻酸钠进行孔道结构的构建，实现了对海藻酸钠孔结构的可控构建，并且形成了大孔-介孔-微孔梯度分级状的特殊孔结构，并通过无机修饰剂对疏水气凝胶的进一步疏水修饰，构建了具有特殊孔结构的超疏水海藻酸盐气凝胶，以实现油-水分离目的，具体技术包括：

(1)具有纳米-微米梯度分级孔道结构海藻酸盐制备

将0.3～5％的发泡剂加入到浓度为0.5％～5％的海藻酸钠溶液中，然后20～150rpm搅拌20～180min使其充分发泡膨胀形成海藻酸钠发泡液；将0.3～15％的纳米制孔剂加入到上一步中的海藻酸钠发泡液中，然后加入碳酸钠调节pH为6～8，20～200rpm搅拌1～60min混合均匀；随后加入0.1～5％交联剂，20～200rpm搅拌1～60min混合均匀，将上述含纳米制孔剂的发泡液，装入一定形状的容器中冷冻干燥处理24～48h。

(2)海藻酸盐气凝胶进行疏水改性

取出上一步制备的气凝胶放入0.3％～5％氯化钙溶液中交联3～24h形成海藻酸钙凝胶；取出上述海藻酸钙凝胶冲洗至PH为中性，加入浓度为0.1～5％修饰剂混合溶液中，浸泡3～24个小时；取出上述海藻酸钙凝胶冲洗至PH为中性，晾干备用。

具体实施方式

针对本发明一种一种具有纳米-微米梯度分级孔道结构的油水分离型海藻酸盐气凝胶制备方法，采用下列方式具体实施。但本发明所述的实施方式不限于此。

实施例1

具有纳米-微米梯度分级孔道结构海藻酸盐制备

将0.8％的发泡剂加入到浓度为0.5％的海藻酸钠溶液中，然后80rpm搅拌50min使其充分发泡膨胀形成海藻酸钠发泡液；将1％的纳米制孔剂加入到上一步中的海藻酸钠发泡液中，然后加入碳酸钠调节pH为7，20rpm搅拌20min混合均匀；随后加入2％交联剂，80rpm搅拌5min混合均匀，将上述含纳米制孔剂的发泡液，装入一定形状的容器中冷冻干燥处理48h。

实施例2

海藻酸盐气凝胶进行疏水改性

取出上一步制备的气凝胶放入3％氯化钙溶液中交联24h形成海藻酸钙凝胶；取出上述海藻酸钙凝胶冲洗至PH为中性，加入浓度为2％修饰剂混合溶液中，浸泡24个小时；取出上述海藻酸钙凝胶冲洗至PH为中性，晾干备用。