[發(fā)明專利]一種油水分離金屬網(wǎng)的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910217895.3
• 申請(qǐng)日: 2009-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN101708384A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林權(quán);王傳洗;姚同杰;馬騁;楊柏;崔占臣;董鳳霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D17/022
• 分類號(hào): B01D17/022;B01D39/12
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 張景林;劉喜生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)化工和功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制備具有特殊濕潤(rùn)性質(zhì)的金屬網(wǎng)，這種金屬網(wǎng)可以用來分離油水混合物。

背景技術(shù)

油水分離是個(gè)世紀(jì)課題，長(zhǎng)期以來，油中的水分和雜質(zhì)嚴(yán)重影響了油的品質(zhì)。因此尋找一種簡(jiǎn)便高效的方法把水分從油中除去成為了一個(gè)重要課題。

具有自清潔的納米界面材料的出現(xiàn)為解決這個(gè)難題提供了新的途徑。自清潔材料是指在其表面水的接觸角大于150°，而水的滾動(dòng)角小于5°。這意味著水在其表面不能穩(wěn)定存在而是快速滑落。如果油滴在其表面的接觸角小于5°，這種納米界面材料可以有效的實(shí)現(xiàn)油水分離。

例如，申請(qǐng)?zhí)枺?1118387.X授權(quán)公開號(hào)：CN1387932的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)，公開了一種具有自清潔功能的納米界面材料的制備方法以及其在油水分離方面的應(yīng)用。其采用化學(xué)氣相沉積與熱固化的方法，將納米低表面能粉末、分散劑在納米光催化粘結(jié)劑和有機(jī)溶劑混合氣氛中攪拌分解成乳液，然后經(jīng)過噴涂、干燥定形的處理工藝，在金屬纖維織物上制備出了用于油水分離納米界面分離網(wǎng)。

同樣，申請(qǐng)?zhí)枺?00510040447授權(quán)公開號(hào)：CN1721030A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)，公開了一種具有油水分離功能的網(wǎng)。其采用在金屬網(wǎng)上覆蓋上全氟烷基硅氧烷基鏈，經(jīng)過多步處理，制備出了能夠用來進(jìn)行把水從油中分離出來的金屬網(wǎng)。

同樣，中國(guó)專利CN101518695A以及文獻(xiàn)：Feng，L.；Zhang，Z.；Mai，Z.；Ma，Y.；Liu，B.；Jiang，L.；Zhu，D.Angew.Chem.Int.Ed.2004，43，2012；Li，M.；Xu，J.；Lu，Q.J.Mater.Chem.2007，17，4772；Wang，S.；Song，Y.；Jiang，L.Nanotechnology，2007，18，015103；Zhang，J.；Huang，VV.；Han，Y.Macromol.Rapid.Commuon.2006，27，804報(bào)到了可以用來油水分離的網(wǎng)膜。

但是，上述技術(shù)存在如下缺陷：

1.制備過程繁瑣、費(fèi)時(shí)和消耗能源。不適宜大面積制備和工業(yè)生產(chǎn)。

2.使用含氟低表面能物質(zhì)，成本提高和污染環(huán)境。

3.所制備的分離網(wǎng)穩(wěn)定性較差。比如其不耐酸、不耐堿和不抗鹽。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種省時(shí)、便宜、簡(jiǎn)便的制備具有特殊濕潤(rùn)性質(zhì)的油水分離金屬網(wǎng)的方法。

本發(fā)明所述的油水分離金屬網(wǎng)具有耐酸、耐堿和抗鹽的性質(zhì)，可以大面積制備和低成本生產(chǎn)。其是在由金屬纖維編織成的具有微米級(jí)孔徑的金屬網(wǎng)上下表面，用酸性溶液刻蝕制備出納米尺度的微觀突起(圖1)，其具有尺度在1nm～1000nm的連續(xù)或分立的顆粒狀微觀形貌結(jié)構(gòu)(圖1中的小圖)。然后在其表面修飾不含氟且具有低表面能的物質(zhì)，從而獲得具有親油疏水功能的材料，實(shí)現(xiàn)油水分離的目的。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水在本發(fā)明所述的金屬網(wǎng)表面的接觸角大于150°(圖2a)和滾動(dòng)角小于5°(圖2b)，即水在金屬網(wǎng)表面不浸潤(rùn)而不能通過金屬網(wǎng)；同時(shí)油(如柴油、汽油、煤油和動(dòng)植物油等)在其表面的接觸角接近于0°，即油能輕易穿過金屬網(wǎng)(圖2c)。當(dāng)油水混合物滴在覆蓋于容器的金屬網(wǎng)表面時(shí)，水全部沿著表面滾落而油全部穿過，漏在下面的容器里，實(shí)現(xiàn)分離油和水的目的。該金屬網(wǎng)還具有防腐蝕的性質(zhì)，當(dāng)把制備好的分離金屬網(wǎng)浸在酸、堿、鹽溶液30秒到9個(gè)小時(shí)(溶液pH值范圍1～14，或者鹽的濃度為0.001mol/L～10mol/L)，金屬網(wǎng)表面對(duì)水的接觸角依然大于150°(圖4)和對(duì)油接觸角接近于0°，這意味著金屬網(wǎng)在腐蝕環(huán)境中具有很好的穩(wěn)定性，仍保持優(yōu)良的油水分離效果，可以擴(kuò)大分離網(wǎng)的應(yīng)用范圍，同時(shí)也可在金屬防腐蝕方面有所應(yīng)用。

本發(fā)明所述的油水分離網(wǎng)的制備方法，其步驟如下：

(1)配制pH＝0.1～6.5(優(yōu)選pH＝2.0～4.5)的酸性溶液，可以是鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、高氯酸、檸檬酸、甲基丙烯酸、丙烯酸、苯甲酸，或者是其中幾種酸的混合物；

(2)將孔徑為20～400目的金屬網(wǎng)(可以是鐵、鋁及鋁合金、銅及銅合金、鎂、鋅、鈦、鋰、錳、鎳、錫、鉑、鉛、鋼鐵及其金屬合金、鎢、銦、鉬和鍺等稀有高熔點(diǎn)金屬及其合金、以及金、銀和鈀等貴金屬及其合金等)浸在上述酸性溶液中10秒～60分鐘，進(jìn)行酸刻蝕，然后取出用水洗凈后吹干；