[發明專利]一種基于微納米分級結構網膜的油水分離器件及制備和應用方法

無效

• 申請號: 201110260766.X
• 申請日: 2011-09-05
• 公開（公告）號: CN102350094A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 田東亮;張孝芳;王女;翟錦;江雷
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B01D17/022
• 分類號: B01D17/022
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 官漢增

1.一種基于微納米分級結構網膜的油水分離器件，其特征在于：包括具有微納米分級結構網膜的油水分離裝置、恒定水面裝置、引流裝置和水收集裝置；所述的具有微納米分級結構網膜的油水分離裝置由油水混合物集液裝置和微納米分級結構網膜構成；

所述的油水混合物集液裝置為兩端通透的管狀或漏斗狀容器，所述的微納米分級結構網膜通過固體膠或封口膜固定于通透的油水混合物集液裝置的底端；該微納米分級結構網膜具有超親水和水下超疏油特性，由具有微米結構的孔狀結構織物網基底材料和與其表面垂直的納米棒陣列結構材料層構成，納米棒陣列結構材料層垂直生長在具有微米結構的孔狀結構織物網基底材料表面；

底部固定有微納米分級結構網膜的油水混合物集液裝置水平置于恒定水面裝置上，微納米分級結構網膜處于恒定水面裝置內底部中央，恒定水面裝置的頂部側壁邊緣具有一個側面切口；

所述的恒定水面裝置水平置于引流裝置內部，引流裝置將恒定水面裝置側面切口流出的水匯集后，從下端口流出；所述的水收集裝置水平位于引流裝置下方，用于收集引流裝置流出的水。

2.根據權利要求1所述的一種基于微納米分級結構網膜的油水分離器件，其特征在于：所述的油水混合物集液裝置側壁上設置有導液口A，導液口A的直徑為1～10cm，距離油水混合物集液裝置底部5～30cm；所述的水收集裝置的側壁上設置有導液口B，導液口B的直徑為水收集裝置容器直徑的1/10～1/2，距離水收集裝置底部1～10cm。

3.根據權利要求1所述的一種基于微納米分級結構網膜的油水分離器件，其特征在于：所述的恒定水面裝置的側面切口頂端距底端的水平方向距離為恒定水面裝置底部圓面直徑的1/10～1/2，該側面切口的低端較置于恒定水面裝置中的微納米分級結構網膜的位置高0～1cm。

4.根據權利要求1所述的一種基于微納米分級結構網膜的油水分離器件，其特征在于：所述的恒定水面裝置側面切口下方底端與引流裝置的內壁之間存在縫隙，縫隙部位的最小尺寸為恒定水面裝置柱形容器底部各頂點所在外接圓面直徑的1/10～1/3。

5.根據權利要求1所述的一種基于微納米分級結構網膜的油水分離器件，其特征在于：所述的具有微米結構的孔狀網狀織物網基底材料為不銹鋼、銅、鋁、鐵或鈦金屬織物網，具有微米結構的孔狀網狀織物網基底材料的微米結構孔徑為5μm～300μm；所述的納米棒陣列結構材料層中的納米棒的長度為1μm～10μm，納米棒的直徑為25nm～2μm；納米棒與納米棒之間的間距為20nm～2μm；所述的納米棒陣列結構材料層的納米棒為無機材料。

6.根據權利要求5所述的一種基于微納米分級結構網膜的油水分離器件，其特征在于：所述的無機材料為氧化鋅材料、氧化鈦材料或氧化錫材料中一種。

7.一種微納米分級結構網膜的制備方法，其特征在于：具體包括以下幾個步驟：

(1)將具有微米結構的孔狀結構的織物網基底材料清洗干凈并干燥；

(2)在步驟(1)的具有微米結構的孔狀結構的織物網基底上旋涂厚度為100～200nm的0.1～1mol/L醋酸鋅的乙二醇甲醚溶液、0.1～1mol/L的氧化鈦溶膠或0.1～1mol/L的氧化錫溶膠，然后進行退火處理1～5小時后選擇冷卻至室溫后，得到了厚度為100～200nm氧化鋅、氧化鈦或氧化錫的晶種層；

(3)將制備所得的涂有晶種層的具有微米結構的孔狀結構的織物網基底置于硝酸鋅和六次甲基四胺的混合溶液、鈦酸四丁酯的水溶液或四氯化錫的水溶液中，所述的硝酸鋅和六次甲基四胺的混合溶液中硝酸鋅和六次甲基四胺摩爾比為1∶3～5∶1，鋅離子濃度為0.01～0.5mol/L，所述的鈦酸四丁酯的水溶液配比為向5～60mL濃度為37％的HCl溶液中加入1～10mL鈦酸四丁酯和0～60mL的水；所述的四氯化錫的水溶液配比為向1～10mL濃度為37％的HCl中加入0.01～1mol/L錫離子和0.01～1mol/L的尿素；在80～220℃下生長納米棒陣列結構4～48小時，然后冷卻至室溫后，將長有納米棒陣列結構的具有微米結構的孔狀結構的織物網基底取出，用去離子水清洗干凈并干燥，得到在具有微米結構的孔狀結構的織物網基底上生長有納米棒陣列結構的微納米分級結構網膜。

8.根據權利要求7所述的一種微納米分級結構網膜的制備方法，其特征在于：所述的乙二醇甲醚溶液中還含有絡合劑一乙醇胺，醋酸鋅與一乙醇胺的摩爾比為1∶3～3∶1。