《疏水木質纖維氣凝膠製備及吸油機理解析》是依託南京林業大學，由劉祝蘭擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：疏水木質纖維氣凝膠製備及吸油機理解析
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉祝蘭
- 依託單位：南京林業大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
深海採油、原油海運及內河運輸經常造成漏油事件，造成大面積、大流域水體污染，嚴重威脅脆弱的海洋和內陸水系生態環境。目前處理溢油的方法主要為材料吸附，傳統吸油材料吸油保油效率低且後續回油性差，大面積套用受到限制。鑒於木質纖維氣凝膠巨大的比表面積和極高的孔隙率，項目擬通過LiCl/DMSO對木質纖維進行溶解處理、酯化疏水改性，並在此體系下將油性單體MMA/BA進行自由基聚合及MBA交聯，製備出具有高比表面積、高吸油性能的木質纖維網路與親油高分子網路半互穿結構的氣凝膠試樣。研究木質纖維在全溶體系下進行酯化改性和親油高分子網路構建工藝技術、木質纖維氣凝膠的吸附動力學、吸油與保油性能，掌握全溶體系下木質纖維氣凝膠網路構建及性能調控方法，揭示木質纖維氣凝膠吸油歷程及規律，闡明木質纖維氣凝膠的吸油與保油機理，為開發環境友好型高性能吸油材料提供理論依據。
結題摘要
深海採油、原油海運及內河運輸經常造成漏油事件，造成大面積、大流域水體污染，嚴重 威脅脆弱的海洋和內陸水系生態環境。目前處理溢油的方法主要為材料吸附，傳統吸油材料吸油保油效率低且後續回油性差，大面積套用受到限制。鑒於木質纖維氣凝膠巨大的比表面積和極高的孔隙率，本研究採用LiCl/DMSO溶液溶解含疏水性內源或外源木質素的木質纖維原料，再經溶劑置換凝膠化、硬脂醯氯酯化改性或添加油性單體甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）和交聯劑N,N-亞甲基雙丙烯醯胺（MBA）進行半互穿聚合交聯等處理過程，獲得一系列具有疏水親油性的木質纖維物理氣凝膠、木質纖維素酯氣凝膠和半互穿網路氣凝膠，並利用FT-IR、TG、SEM、BET、光學接觸角、流變儀等檢測手段表征氣凝膠的化學結構、熱穩定性、微觀構造、多孔性、力學強度及疏水吸油性等相關性能，探討木質纖維氣凝膠對油品的吸油歷程及吸附動力學行為規律，解析木質纖維氣凝膠的吸油機理。結果表明，疏水性內源木質素的存在可提高木質纖維物理氣凝膠的熱穩定性，但會限制纖維素和半纖維素的解離，導致氣凝膠孔隙結構不均勻；而外源木質素可提高氣凝膠力學強度、比表面積和親油疏水性能。對木質纖維素酯氣凝膠而言，木質纖維先經硬脂醯氯酯化改性後凝膠化過程中，隨著酯化試劑用量的提高，氣凝膠疏水吸油性能得以改善，但其力學強度降低，凝膠網路結構疏鬆，比表面積下降；若先凝膠化後酯化改性，則對氣凝膠三維網路結構的影響較小。對木質纖維半互穿網路氣凝膠而言，單體MMA和BA與交聯劑MBA所形成的聚合交聯網路與木質纖維網路以半互穿方式共存，引入單體聚合交聯網路有助於提高氣凝膠的力學強度和疏水吸油性能。此外，對木質纖維素酯氣凝膠和半互穿網路氣凝膠吸附煤油的過程進行吸附動力學模型和粒內擴散模型模擬發現，兩種氣凝膠的吸油過程更符合準二級吸附動力學模型，即吸附速率受化學吸附機理控制，且吸附過程包括表面吸附、孔內緩慢擴散以及吸附脫附動態平衡。
