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专利号: 2017102121061
申请人: 东北林业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般的物理或化学的方法或装置
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种二氧化硅包覆生物炭增强乙醇选择性渗透汽化膜的制备方法,其特征在于该方法具体是按以下步骤完成的:一、制备生物炭:将树皮磨成粉末,再在温度为100℃~105℃下烘干12h~30h,再在氮气气氛和温度为500℃~600℃下高温处理1h~1.5h,得到生物炭;

二、将步骤一中得到的生物炭进行研磨,再在温度为100℃~140℃下干燥12h~30h,得到粒径为50nm~60nm的生物炭粉末;

三、使用滤纸对粒径为50nm~60nm的生物炭粉末进行包裹,再放置于索氏抽提器中,再采用甲苯为溶剂,在氮气保护下抽提20h~30h,得到抽提后的生物炭粉;将抽提后的生物炭粉在常温下进行干燥,得到干燥的生物炭粉;

四、将步骤三中得到的干燥的生物炭粉和十六烷基三甲基溴化铵加入到去离子水中,再在搅拌速度为180r/min~200r/min下磁力搅拌25min~30min,得到生物炭溶液;

步骤四中所述的干燥的生物炭粉的质量与去离子水的体积比为(0.5g~2g):400mL;

步骤四中所述的十六烷基三甲基溴化铵的质量与去离子水的体积比为(0.5g~2g):

400mL;

五、将生物炭溶液、浓度为0.01mol/L的氢氧化钠溶液和有机溶剂混合,得到混合液Ⅰ;

再使用超声波震荡器对混合溶液Ⅰ超声震荡处理10min~20min,再静置5h~10h,得到反应产物;首先使用蒸馏水对反应产物离心清洗3次~5次,再使用无水乙醇对反应产物离心清洗3次~5次,再在温度为100℃~105℃下干燥18h~24h,得到二氧化硅包覆的生物炭;

步骤五中所述的生物炭溶液与浓度为0.01mol/L的氢氧化钠溶液的体积比为1:(4~

5);

步骤五中所述的生物炭溶液与有机溶剂的体积比为1:(0.2~0.5);

六、将二氧化硅包覆的生物炭、乙烯基三乙氧基硅烷和正己烷混合,得到混合液Ⅱ;使用超声波震荡器对混合液Ⅱ超声震荡处理20min~40min,再在搅拌速度为180r/min~

200r/min下磁力搅拌40min~60min,得到均匀的混合液Ⅱ;

步骤六中所述的二氧化硅包覆的生物炭的质量与正己烷的体积比为(0.01g~0.05g):

70mL;

步骤六中所述的二氧化硅包覆的生物炭与乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为1:1;

七、将聚二甲基硅氧烷和正己烷混合,再在搅拌速度为180r/min~200r/min下磁力搅拌0.5h~2.5h,得到混合液Ⅲ;

步骤七中所述的聚二甲基硅氧烷的质量与正己烷的体积比为(0.8g~1g):70mL;

八、将均匀的混合液Ⅱ和混合液Ⅲ混合,再在搅拌速度为180r/min~200r/min下磁力搅拌60min~120min,再加入正硅酸乙酯,再在搅拌速度为180r/min~200r/min下磁力搅拌

30min~60min,再加入二月硅酸二丁基锡,再在搅拌速度为180r/min~200r/min下磁力搅拌8min~16min,得到混合溶液Ⅳ;

步骤八中所述的正硅酸乙酯与混合液Ⅲ的体积比为1:(1000~1500);

步骤八中所述的二月硅酸二丁基锡与混合液Ⅲ的体积比为1:(5000~10000);

九、将醋酸纤维素微滤膜浸泡在去离子水中1h~3h,取出后擦拭掉醋酸纤维素微滤膜表面的去离子水,再在温度为20℃~25℃和湿度为50%~60%的条件下将混合溶液Ⅳ浇铸在去除表面去离子水的醋酸纤维素微滤膜上,浇注过程中使用刮膜机在去除表面去离子水的醋酸纤维素微滤膜上进行刮膜,然后再将浇注有混合溶液Ⅳ的醋酸纤维素微滤膜放在通风厨中放置6h~8h,再在温度为60℃的烘箱中干燥6h~8h,得到二氧化硅包覆生物炭增强乙醇选择性渗透汽化膜;

步骤九中所述的混合溶液Ⅳ与醋酸纤维素微纳滤膜的质量比为(102~105):10。

2.根据权利要求1所述的一种二氧化硅包覆生物炭增强乙醇选择性渗透汽化膜的制备方法,其特征在于步骤一中所述的树皮为美国黑松树皮。

3.根据权利要求1所述的一种二氧化硅包覆生物炭增强乙醇选择性渗透汽化膜的制备方法,其特征在于步骤九中所述的醋酸纤维素微滤膜的孔径为0.45μm。

4.根据权利要求1所述的一种二氧化硅包覆生物炭增强乙醇选择性渗透汽化膜的制备方法,其特征在于步骤一中将树皮磨成粉末,再在温度为103℃下烘干20h,再在氮气气氛和温度为550℃下高温处理1h,得到生物炭。

5.根据权利要求1所述的一种二氧化硅包覆生物炭增强乙醇选择性渗透汽化膜的制备方法,其特征在于步骤二中将步骤一中得到的生物炭进行研磨,再在温度为120℃下干燥

24h,得到粒径为50nm~60nm的生物炭粉末。

6.根据权利要求1所述的一种二氧化硅包覆生物炭增强乙醇选择性渗透汽化膜的制备方法,其特征在于步骤三中使用滤纸对粒径为50nm~60nm的生物炭粉末进行包裹,再放置于索氏抽提器中,再采用甲苯为溶剂,在氮气保护下抽提24h,得到抽提后的生物炭粉;将抽提后的生物炭粉在常温下进行干燥,得到干燥的生物炭粉。

7.根据权利要求1所述的一种二氧化硅包覆生物炭增强乙醇选择性渗透汽化膜的制备方法,其特征在于步骤四中所述的干燥的生物炭粉的质量与去离子水的体积比为(1g~

2g):400mL。

8.根据权利要求1所述的一种二氧化硅包覆生物炭增强乙醇选择性渗透汽化膜的制备方法,其特征在于步骤四中所述的十六烷基三甲基溴化铵的质量与去离子水的体积比为(1g~2g):400mL。

9.根据权利要求1所述的一种二氧化硅包覆生物炭增强乙醇选择性渗透汽化膜的制备方法,其特征在于步骤五中所述的超声波震荡器的功率为450W~500W。

10.根据权利要求1所述的一种二氧化硅包覆生物炭增强乙醇选择性渗透汽化膜的制备方法,其特征在于步骤五中所述的有机溶剂由正硅酸乙酯和无水乙醇混合而成;所述的有机溶剂中正硅酸乙酯与无水乙醇的体积比为1:4。