专利摘要

本发明公开了一种多功能负载型非晶态锰氧化物材料，其包括双亲性载体和负载的非晶态锰氧化物；本发明还公开了所述负载型非晶态锰氧化物材料的制备方法和用于油品净化的用途。本发明的负载型非晶态锰氧化物材料对油品中的污染性金属离子、水分、氧化产物等污染物的去除效率达到90％以上。

权利要求

1.一种负载型非晶态锰氧化物材料用于吸附油品中的污染性金属离子、氧化产物和水分的用途，其特征在于，所述负载型非晶态锰氧化物材料包括载体和负载于其上的非晶态锰氧化物，所述载体为双亲性载体；所述双亲性载体为直径50nm~2μm的亲水、亲油性的碳球；所述非晶态锰氧化物的组成为MxMnOy，其中M为碱金属或碱土金属离子，x为0.2~0.8，y为1~2。

2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的负载型非晶态锰氧化物材料的制备方法包括以下步骤：

①将双亲性载体加入水中，超声处理得到分散体；

②将非晶态锰氧化物前驱体加入到步骤①得到的分散体中分散均匀，超声处理；

③将还原剂滴加到步骤②得到的分散体中分散均匀，搅拌0.5~10h；

④将步骤③得到的分散体分离出固体物进行干燥，即得到所述的负载型非晶态锰氧化物材料；

步骤①所述的双亲性载体为直径50nm~2μm的亲水、亲油性的碳球；步骤③所述的还原剂为C1~C6醇类中的一种。

3.根据权利要求2所述的用途，其特征在于，步骤②所述的非晶态锰氧化物前驱体为高锰酸盐，所述高锰酸盐为高锰酸锂、高锰酸钠、高锰酸钾、高锰酸铷、高锰酸镁、高锰酸钙、高锰酸锶中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的用途，其特征在于，所述双亲性载体与水的质量比为（0.1~5）:100，所述非晶态锰氧化物前驱体与双亲性载体的质量比为（0.05~2）:1。

说明书

技术领域

本发明属于环保技术及纳米材料领域，具体涉及一种多功能负载型非晶态锰氧化物、其制备方法及在油品净化方面用途。

背景技术

目前工业油品主要包括燃油和非燃油类，其中燃油包括汽油、柴油、乙醇汽油等，非燃油的油品包括润滑油、液压油、淬火油或工业废油等。燃油在生产、运输和存放过程中会产生并混入大量杂质，并且洁净的燃油在贮存一段时间后也会产生金属氧化物、有机氧化产物、水分等污染物，严重污染的燃油会导致发动机喷油系统和燃烧室等部位的磨损及积碳生成，因此需要进行清洁化处理。而润滑油、汽油机油等在运输、储存及使用过程中会发生氧化反应，生成酸性物质、粘稠的胶状物质，颜色变深，导致使用性能下降且腐蚀金属设备。目前普遍的解决办法是安装使用油品过滤器，依靠吸附材料去除燃油中的金属离子杂质、胶质、沥青质及水分等。

油品过滤器目前在国内使用木浆滤纸、高精度复合滤纸或金属网为滤材，以达到去除油品中杂质及水分的目的。高精度滤纸的机械强度低，流通阻力大、纳污能力差、使用寿命短；木浆纸和金属网虽具有流通阻力小的优点，但过滤精度低、过滤效率差。这几种滤材都不能满足工业生产过程中设备对油品净化的要求，造成设备故障率高、运行效率低、寿命缩短等问题。中国专利CN01122204.2公开了一种包括油箱、汽油滤清器、化油器、空气压缩机的发动机供油装置，但其存在的问题是供给发动机的油品只能一次性通过汽油滤清器进行过滤，然后直接用于燃烧动力，故会由于油品过滤的不彻底导致燃油效率下降及排放污染较大。中国专利200510040447.2的公开了“一种超疏水超亲油的油水分离网”，提出在织物网上覆盖一层疏水且亲油的薄膜，利用薄膜的疏水功能，实现油品中的油水分离；这是目前油品过滤领域普遍采用的技术思路，即采用疏水性滤材，将水从燃油中分离，而且滤材的“疏”水性能越好，其分离水的效果越好；但是存在的问题是这种薄膜制作工艺复杂，而且对其他的油品污染物的处理功能和指标不佳。

发明内容

为解决上述问题，本发明开发出一种多功能的双亲性载体负载的非晶态氧化锰材料，可以用于油品中多种污染物的净化处理，从而实现油品的净化。对于燃油而言，可以去除燃油中金属离子和水分，提高燃烧效率、减小污染排放；对于非燃油而言，可高效处理多种污染物，提升非燃油的清洁度，延长油品的使用寿命，减少设备故障。本发明的多功能的双亲性载体负载的非晶态氧化锰材料避免了酸碱及高温条件的使用，能够对污染油品中多种污染实现一次性高效吸附去除，从而提高燃油燃烧效率和延长非燃油使用寿命。本发明还公开了所述多功能的双亲性载体负载的非晶态氧化锰材料的制备方法。

本发明第一方面公开了一种负载型非晶态锰氧化物材料，其包括载体和负载于其上的非晶态锰氧化物，所述载体为双亲性载体。

优选地，所述双亲性载体为直径50nm～2μm的亲水、亲油性的碳球。

优选地，所述非晶态锰氧化物的组成为MxMnOy，其中M为碱金属或碱土金属离子，x为0.2～0.8，y为1～2。所述碱金属或碱土金属离子可以为Li、Na、K、Rb、Mg、Ca、Sr中的一种。

本发明第二方面公开了所述的负载型非晶态锰氧化物材料的制备方法，包括以下步骤：

①将双亲性载体加入水中，超声处理10～60min，得到分散体；

②将非晶态锰氧化物前驱体加入到步骤①得到的分散体中分散均匀，超声处理5～60min，使所述双亲性载体表面氧化，并生长少量锰氧化物于所述双亲性载体的表面；

③将还原剂滴加到步骤②得到的分散体中分散均匀，在室温下搅拌0.5～10h，使所述非晶态锰氧化物前驱体发生还原，产生非晶态氧化锰，均匀分散沉积于所述双亲性载体的表面；

④将步骤③得到的分散体分离出固体物进行干燥，即为所述的负载型非晶态锰氧化物材料。

优选地，步骤①所述的双亲性载体为直径50nm～2μm的亲水、亲油性的碳球。

优选地，步骤②所述的非晶态锰氧化物前驱体为高锰酸盐，所述高锰酸盐为高锰酸锂、高锰酸钠、高锰酸钾、高锰酸铷、高锰酸镁、高锰酸钙、高锰酸锶中的一种或几种。

优选地，步骤③所述的还原剂为C1～C6醇类中的一种；包括一元醇和多元醇。

优选地，所述双亲性载体与水的质量比为(0.1～5):100，所述非晶态锰氧化物前驱体与双亲性载体的质量比为(0.05～2):1。

本发明第三方面公开了所述的负载型非晶态锰氧化物材料用于吸附油品中的污染性金属离子、氧化产物和水分的用途。

本发明的有益效果：

(1)本发明首次公开了所述负载型非晶态锰氧化物材料，且用于油品中的污染性金属离子、氧化产物和水分等的吸附用途。

(2)本发明的制备方法采用预氧化-还原的方法，在温和的条件下实现了均匀负载，非晶态锰氧化物均匀生长于双亲性碳球表面，得到的负载型非晶态锰氧化物材料为多功能吸附材料，对水分、金属离子、氧化产物等多种污染物去除效果明显。

(3)本发明的负载型非晶态锰氧化物材料，能够一次性有效去除燃油中因生产、储存、运输过程中引入的金属离子、氧化产物、水分等多种成分，去除率达到95％以上，提高了燃油的燃烧效率、减小污染排放。

(4)本发明的负载型非晶态锰氧化物材料，能够高效处理非燃油中的多种污染物，提升非燃油的清洁度，延长了非燃油的使用寿命，减少设备故障。

附图说明

图1为实施例1制备的负载型非晶态锰氧化物材料的XRD曲线；

图2为实施例1制备的负载型非晶态锰氧化物材料的TEM图；

具体实施方式

以下实施例旨在说明本发明的内容，而不是对本发明保护范围的进一步限定。

实施例1：

将0.5g直径50nm的商业双亲性碳球(VXC)加入到80mL水中，超声处理20min，使得双亲性碳球均匀悬浮于水中。加入0.4g高锰酸钾，搅拌溶解后超声处理20min，碳球表面被氧化沉积少量氧化锰。在搅拌状态下逐滴滴加10mL乙醇，然后室温搅拌2h，离心所得固体在60℃下干燥过夜，所得即为VXC负载的非晶态锰氧化物材料。图1为其XRD曲线，可见除碳材料以外，无明显其他材料的XRD峰信号，证明所得材料为非晶态氧化锰。图2为其TEM照片，显示非晶态氧化锰在载体上负载均匀。

实施例2：

将2.0g直径70nm的商业双亲性碳球(LITX)加入到100mL水中，超声处理20min，使得双亲性碳球均匀悬浮于水中。加入1.0g高锰酸钾，搅拌溶解后超声处理20min，碳球表面被氧化沉积少量氧化锰。在搅拌状态下逐滴滴加5ml丙三醇，然后室温搅拌2h，离心所得固体在60℃下干燥过夜，所得即为LITX负载的非晶态氧化锰材料。

实施例3：

将5.0g直径2μm的合成的双亲性碳球(微米球)加入到100mL水中，超声处理20min，使得双亲性碳球均匀悬浮于水中。加入0.4g高锰酸钠，搅拌溶解后超声处理20min，碳球表面被氧化沉积少量氧化锰。在搅拌状态下逐滴滴加10ml甲醇，然后室温搅拌2h，离心所得固体在60℃下干燥过夜，所得即为微米球负载的非晶态氧化锰材料。

实施例4：

将2.0g直径50nm的商业双亲性碳球(VXC)加入到150mL水中，超声处理20min，使得双亲性碳球均匀悬浮于水中。加入0.8g高锰酸钙，搅拌溶解后超声处理20min，碳球表面被氧化沉积少量氧化锰。在搅拌状态下逐滴滴加10mL乙醇，然后室温搅拌2h，离心所得固体在60℃下干燥过夜，所得即为VXC负载的非晶态氧化锰材料。

表1～3为实施例1-4制备的负载型非晶态锰氧化物材料对油品中多种污染物的吸附能力，并与从市场上购买的活性炭等材料的吸附能力在相同条件下的比较。由表1～3可以看出本发明的非晶态氧化锰材料对多种污染物均有着很好的去除能力。对油品中的污染性金属离子、水分、氧化产物等污染的去除率达到90％以上。

表1本发明的负载型非晶态锰氧化物材料与其他材料去除水分能力比较

吸附剂油品初始含水量/ppm去除率/％VXC煤油703.5LITX煤油703.7微米球煤油700.2活性炭煤油705.5VXC液压油运行油451.0LITX液压油运行油451.2微米球液压油运行油450.2活性炭液压油运行油453.3实施例1煤油7097.2实施例2煤油7096.6实施例3煤油7093.3实施例4煤油7095.0实施例1液压油运行油4597.2实施例2液压油运行油4596.9实施例3液压油运行油4595.2实施例4液压油运行油4598.0

表2本发明的负载型非晶态锰氧化物材料与其他材料去除金属能力比较

吸附剂油品初始离子含量/ppm去除率/％VXC煤油10Cu(II)1.2LITX煤油10Cu(II)1.1微米球煤油10Cu(II)0.8活性炭煤油10Cu(II)5.8VXC煤油10Fe(III)1.5LITX煤油10Fe(III)1.6微米球煤油10Fe(III)0.8活性炭煤油10Fe(III)8.3实施例1煤油10Cu(II)99.0实施例2煤油10Cu(II)98.1实施例3煤油10Cu(II)97.5实施例4煤油10Cu(II)97.1实施例1煤油10Fe(III)99.5实施例2煤油10Fe(III)98.0实施例3煤油10Fe(III)98.1实施例4煤油10Fe(III)98.0

表3本发明的负载型非晶态锰氧化物材料与其他材料去除氧化酸值能力比较

一种负载型非晶态锰氧化物、其制备方法及用途专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。