[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

技術領域

本發明屬于化學化工、功能材料技術領域，特別涉及基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。

背景技術

目前，水污染，熱別是油污染水的事件頻頻發生，主要包括石油開采、石油泄漏，以及食品、紡織、機械加工、制革等行業產生或向環境排放大量的油污染水。這些污染水源嚴重威脅著人類和生物的安全和生存環境，已經成為世界上一個普遍存在的問題。最近，如何實現有效的油水分離已經引起了人們越來越多的關注，并逐漸成為研究人員的重要研究課題。

具有自清潔性質的納米界面材料的出現為解決這一難題提供了契機，中國發明專利CN1387932A、CN1721030A、CN101518695A和CN200910217895.3以及文獻Angew.Chem.Int.Ed.2004，43，2012；Nanotechnology?2007，18，015103；Macromol.Rapid?Comm.2006，27，804；J.Mater.Chem.2007，17，4772；ACS?Appl.Mater.Interfaces?2009，1，2613；ACS?Appl.Mater.Interfaces?2010，2，677；Carbon?2010，48，2192；Phys.Chem.Chem.Phys.2011，13，14606等中報道了具有超疏水與超親油功能的油水分離網膜或油水分離網。雖然以上幾種技術方案都具有油水分離的效果，但是也存在著許多的不足，如制造過程復雜，有的使用了成本高且污染環境的含氟化合物，不適合于大量水中的少量油的油水混合物分離，而且在油水分離過程中容易污染分離網或網膜等等。

最近，中國發明專利CN102029079A中公開了具有水下超疏油性質的油水分離網膜及其制備方法。采用水凝膠材料涂布的網膜進行油水分離，雖然在解決油污染分離網或網膜的問題上有較大進步，但是，由于水凝膠材料具有遇水膨脹的性質，經不起長期的水沖刷，這就使得水凝膠材料很容易從絲網基底脫落，從而限制了其應用。因此，在實現穩定、高效、環境友好的水油分離器件制備方面仍然具有相當大的挑戰。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提出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。所述的基于微納米分級結構網膜的油水分離器件是通過在具有孔狀結構織物網基底上制備的一種具有超親水和水下超疏油特性的微納米結構陣列材料，具有高效率的水下油水分離性能。該油水分離器件的油水分離特性是由其具有的微納米分級結構網膜的親水性及在水下形成特殊的穩定油/水/固復合界面所共同決定的，而該微納米分級結構網膜的超親水性是經紫外光照射后產生的，其具有水下自清潔、對水穩定且環境友好的特性。本發明為推動控制過濾和分離領域的器件開發與應用提供了理論指導和技術支持。

本發明提出的一種基于微納米分級結構網膜的油水分離器件，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，其側壁上可設置一個導液口A，直徑為1～10cm，距離底部5～30cm，用于導出分離得到的油。所述的微納米分級結構網膜通過固體膠或封口膜固定于油水混合物集液裝置的通透的兩端中底端一端，通過該微納米分級結構網膜將油水混合物集液裝置的底端封住；

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，可用帶有夾子的鐵架臺將油水混合物集液裝置固定，使微納米分級結構網膜處于恒定水面裝置內底部中央，微納米分級結構網膜與恒定水面裝置底部相距0～1cm。恒定水面裝置的頂部側壁邊緣具有一個側面切口，用于控制水面高度，恒定水面裝置一般為有底的無蓋柱形容器，側面切口處于無蓋端。側面切口頂端距低端的水平方向距離(即側面切口頂端所處的與恒定水面裝置底部平面相垂直的平面距離側面切口低端的距離)為恒定水面裝置底部圓面直徑的1/10～1/2，且該側面切口的底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；該側面切口用于使微納米分級結構網膜處于水環境中，水面恒定且水面較微納米分級結構網膜高0～1cm；該側面切口的目的是保證恒定水面裝置內的液體量和液面恒定，即向恒定水面裝置中加水時，當水面達到該切口的底端時，繼續加液體時多余的液體會自動從該側面切口處流出。