本发明涉及高分子功能材料领域，具体地，涉及一种具有光热效应的油水分离材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、石油原油泄漏的处理方法通常主要有：1)焚烧法，可实现原位处理漏油，但给环境带来了更为严重的二次污染；2)投加化学试剂法，包括投加分散剂、破乳剂等，实际上是对污染物进行转移，且投加的化学试剂可能造成二次污染；3)传统的油水分离，包括浮选、重力分离、过滤等方法，通常需要大量的人工，且工艺繁琐复杂。这些方法还存效率低、成本高、实际操作困难等缺点而难以进行大规模的实际应用。因此，急需开发一种新型的环境友好型和低成本的技术来解决原油泄漏污染的环境问题。
2、利用具有光热转换效应的疏水吸油材料进行油水分离是一种可行的处理泄漏原油的方式，在采用上述材料进行油水分离时可以实现原位加热，降低原油粘性，提高原油的流动性，进而实现高效的油水分离。然而现有的油水分离材料，光热转化性能还有待提高，这就导致其在分离高粘度原油和水的混合物时，对原油粘度的降低程度有限，油水混合物通过材料的速度较慢，因此油水分离效率还有待提升。
3、现有技术公开了一种3d mxene海绵，在密胺海绵上负载了具有光热转化性能的mxene，使密胺海绵具有了光热效应，同时mxene的引入使密胺海绵基体拥有了疏水亲油性，因此可以使用该材料进行光热油水分离。然而，该现有技术制备的复合材料上光热效应仍有待提高，在5min的光照后该材料的温度只能从常温升到53℃，这就导致其仅能分离粘度较小的氯仿和水的混合物。
技术实现思路
1、为了解决现有技术难以分离高粘度原油和水的混合物的问题，本发明提供了一种具有光热效应的油水分离材料的制备方法，采用nafion对mxene和密胺海绵进行粘合，提高了材料的光热效应，使其在1个太阳光下光照1min后表面温度高达83.9℃，进而能够分离粘度高达65400mpa/s的重油和海水的混合物。
2、本发明的另一目的在于提供一种具有光热效应的油水分离材料。
3、本发明的另一目的在于提供一种具有光热效应的油水分离材料在油水分离方面的应用。
4、本发明的另一目的在于提供一种油水分离方法。
5、本发明上述目的通过如下技术方案实现：
6、一种具有光热效应的油水分离材料的制备方法，包括如下步骤：
7、采用含mxene和聚合物粘合剂的分散液对多孔基体进行浸渍处理，浸渍完成后即可得到具有光热效应的油水分离材料。
8、现有的油水分离材料通常使用多孔材料作为基体，因为在对多孔材料(密胺海绵)进行疏水或疏油修饰后，多孔材料丰富的孔道可以使油水混合物在其内部运动时发生油和水的分离(修饰后，油和水在多孔材料内部运动的速度不一致)。mxene是一种具有优异光热效应的材料，将其负载到多孔基体上，能够将其自身的光热效应赋予给多孔基体，进而得到具有光热效应的油水分离材料，该材料能够在光照的作用下实现原位加热，降低油相的粘性，提高油相的流动性，进而实现高效的油水分离。其中之所以需要加入聚合物粘合剂，是为了利用聚合物粘合剂的作用提高mxene在多孔基体上的负载量，进而进一步提升复合材料的光热转化性能，使其能够被用于处理高粘度的重油和水的混合物。
9、nafion作为聚合物粘合剂具有强粘性，只需少量即可将mxene牢固负载在多孔基体表面和孔道内部，同时在本发明具体使用时由于mxene和nafion的质量比高达5000：1以上，因此nafion在体系中具有高流动性，能够均匀地覆盖多孔基体的表面和内部，采用其他聚合物粘合剂如环氧粘合剂进行负载时可能容易导致mxene在多孔基体的孔道内部结块，减小孔径，影响油水分离效率。
10、在本发明的具体实施方式中，上述含mxene和nafion的分散液，溶剂可以是无水乙醇。
11、在本发明的具体实施方式中，mxene材料可以通过如下制备方法制备得到：取1.0g的ti3alc2(200目，纯度>99％)置于50ml聚四氟乙烯烧杯中，加入20ml氢氟酸(48％)，加热至60℃，磁力搅拌下蚀刻反应48小时。反应后静置至室温，在4000rpm下离心，倒出上清液，用无水乙醇和蒸馏水洗涤，再离心倒出上清液，重复以上步骤至上清液ph>6.0，将离心后的固体置于真空中60℃干燥24小时，干燥后固体过筛200目，得到mxene材料。
12、优选地，所述含mxene和nafion的分散液中，mxene和nafion的质量比为(5000～20000)：1。
13、将mxene和nafion的质量比限定为(5000～20000)：1，是为了使nafion能够充分发挥将mxene负载到多孔基体上的作用。但nafion的用量过多，容易导致mxene负载量过高，这就会导致多孔基体的孔道容易被堵塞，进而影响油水分离效率。
14、优选地，所述含mxene和nafion的分散液中mxene的浓度为0.5～2mg/ml。
15、优选地，所述浸渍为多次浸渍.
16、之所以要采用多次浸渍的方式在多孔基体上负载mxene，是因为浸渍时间不够会导致mxene负载量不足，但浸渍时间过长同样会导致负载量不足，因为浸渍时间过长，多孔基体上原先负载的mxene会重新溶于分散液中。采用多次浸渍的方式可以避免因浸渍时间过长而导致的反面影响。具体地，本发明在多次浸渍的过程中每次浸渍后可以经过离心和干燥处理，确保已负载的mxene不会在后续的浸渍过程中溶于分散液。
17、优选地，所述多次浸渍的次数为5～10次。
18、优选地，所述多次浸渍，每次浸渍时间为1～10s。
19、本发明还保护一种通过上述制备得到的具有光热效应的油水分离材料。
20、本发明还保护一种上述具有光热效应的油水分离材料在油水分离方面的应用。
21、本发明还保护一种油水分离方法，包括如下步骤：
22、对具有光热效应的油水分离材料进行光照，而后将其用于处理油水混合物。
23、在本发明的具体实施方式中，上述光照为模拟太阳光照，功率密度为0.8～1.2kw/m2。之所以要先对材料进行光照再用于处理油水混合物，是为了使复合材料上的mxene先将光能转化成热能，利用光和热之间的协同作用处理油水混合物，提高油水分离效率。
24、优选地，所述光照的时间为30～90s。
25、光照时间为30～90s后本发明所得复合材料表面的温度就能够达到稳定，可以充分利用mxene的光热转化性能实现油水分离。
26、优选地，所述油水混合物为重油与海水的混合物。
27、现有的油水分离材料主要的应用场景为石油原油泄漏。本发明所提供的方法具有优异的油水分离效率，因此在石油原油泄漏的场景中也可使用，而在该场景下油水混合物就是重油和海水的混合物。
28、更优选地，所述油水混合物中重油的粘度为40000～80000mpa/s。
29、重油的粘度通常为20000～50000mpa/s。粘度越高的重油，在与水形成油水混合物后越难被处理，而本发明中制备的具有光热效应的油水分离材料，具有优异的油水分离性能，因此可以处理粘度高达40000～80000mpa/s的重油和水的混合物。
30、本领域常规重油均可适用于本发明中。具体地，本发明中采用的重油可以是模拟重油。更具体地，本发明中采用的重油是中石化石油原油经过在200℃的蒸馏后得到的重油。
31、更优选地，所述海水中含氯化钠、硫酸钠、氯化镁、氯化钾、氯化钙中的任意一种或多种盐。
32、在本发明的具体实施方式中海水是将盐溶于水后得到的模拟海水，更具体为将上述任意一种或多种盐溶于水后得到的溶液。
33、现实中的海水包含了上述多种盐，因此将上述盐溶解于水中得到的盐溶液用于模拟海水，能够更充分地模拟现实场景。
34、更优选地，所述海水中氯化钠的浓度为20～25g/l。
35、更优选地，所述海水中硫酸钠的浓度为1～10g/l。
36、更优选地，所述海水中氯化镁的浓度为8～15g/l。
37、更优选地，所述海水中氯化钾的浓度为0.1～1g/l。
38、更优选地，所述海水中氯化钙的浓度为1～2g/l。
39、和现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
40、采用本发明所制备的具有光热效应的油水分离材料处理油水混合物，可以快速分离粘度高达65400mpa/s的重油和海水的混合物，重油滴吸收时间低至75s以下，重油动态连续吸收效果高达280kg/(m2·h)以上，油水分离性能优异。
1.一种具有光热效应的油水分离材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述含mxene和nafion的分散液中，mxene和nafion的质量比为(5000～20000)：1。
3.如权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述含mxene和nafion的分散液中mxene的浓度为0.5～2mg/ml。
4.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述浸渍为多次浸渍。
5.一种通过权利要求1～4任一项所述制备方法制备得到的具有光热效应的油水分离材料。
6.一种权利要求5所述具有光热效应的油水分离材料在油水分离方面的应用。
7.一种油水分离方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.如权利要求7所述油水分离方法，其特征在于，所述光照时间为30～90s。
9.如权利要求7所述油水分离方法，其特征在于，所述油水混合物为重油与海水的混合物。
10.如权利要求9所述油水分离方法，其特征在于，所述油水混合物中重油的粘度为40000～80000mpa/s。
