[發(fā)明專利]一種具有水下超疏油性質(zhì)的響應(yīng)性油水分離網(wǎng)膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310027762.6
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN103111096A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮琳;曹瑩澤;陶磊;危巖
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: B01D17/022
• 分類號: B01D17/022
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有水下超疏油性質(zhì)的響應(yīng)性油水分離網(wǎng)膜及其制備方法，屬于固體材料表面改性領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，油水分離已經(jīng)成為非常重要的課題，同時(shí)在處理含油污水和提高油品方面有著極大的意義。在現(xiàn)有的油水分離技術(shù)中，采用油水分離網(wǎng)的分離，往往使油和水中之一的組分穿過分離網(wǎng)，另一組分被阻擋在分離網(wǎng)上方，阻擋的這一方需要其他方式將組分收集，此點(diǎn)導(dǎo)致在工業(yè)應(yīng)用中油水分離網(wǎng)膜的使用變得繁瑣且耗費(fèi)成本。因此，需要提供一種響應(yīng)性油水分離網(wǎng)膜，通過簡單改變外部條件，如溫度、pH等，可以使油和水在不同的時(shí)間通過網(wǎng)膜，達(dá)到分離效果的同時(shí)，可簡化分離步驟、節(jié)約分離成本。

中國專利申請CN1387932A、CN1721030A、CN101518695A和CN200910217895.3中均公開了具有超疏水與超親油功能的油水分離網(wǎng)膜或油水分離網(wǎng)。上述的油水分離網(wǎng)膜，部分采用的含氟化合物制備，對環(huán)境有一定的污染，部分制備工藝復(fù)雜，且均不具備分離大量水中還有少量油的混合物體系。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有水下超疏油性質(zhì)的油水分離網(wǎng)膜及其制備方法，同時(shí)該油水分離網(wǎng)膜具有溫度和pH雙重響應(yīng)特性，通過外界溫度、pH的改變實(shí)現(xiàn)可控油水分離。

本發(fā)明所提供的一種具有水下超疏油性質(zhì)的響應(yīng)性油水分離網(wǎng)膜的制備方法，包括如下步驟：

（1）將聚合物單體、光引發(fā)劑、交聯(lián)劑和增稠劑溶于水中得到混合溶液；

（2）將織物網(wǎng)浸泡于所述混合溶液中；

（3）取出所述織物網(wǎng)后，然后將所述織物網(wǎng)置于波長為365nm的紫外光下進(jìn)行聚合反應(yīng)，在所述織物網(wǎng)得到聚合物水凝膠包覆層，即得到所述具有水下超疏油性質(zhì)的響應(yīng)性油水分離網(wǎng)膜。

上述的制備方法中，所述聚合物單體可為甲基丙烯酸二甲氨基乙酯或甲基丙烯酸二乙氨基乙酯；

所述光引發(fā)劑可為2,2-二乙氧基苯乙酮；

所述交聯(lián)劑可為N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺；

所述增稠劑可為聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氧化乙烯和羧甲基纖維素鈉至少一種。

上述的制備方法中，所述混合溶液中，所述聚合物單體的質(zhì)量百分含量可為15～40%，具體可為27.93%或28.09%，所述光引發(fā)劑的質(zhì)量百分含量可為0.5～0.9%，具體可為0.56%或0.70%，所述交聯(lián)劑的質(zhì)量百分含量可為0.4～1.5%，具體可為0.84%或1.01%，所述增稠劑的質(zhì)量百分含量可為0.2～0.6%，具體可為0.28%或0.56%，余量為水。

上述的制備方法中，所述織物網(wǎng)可為金屬織物網(wǎng)或纖維織物網(wǎng)，所述金屬織物網(wǎng)具體可為不銹鋼網(wǎng)、銅網(wǎng)、鐵網(wǎng)或鋁網(wǎng)，所述纖維織物網(wǎng)具體可為尼龍網(wǎng)、維綸網(wǎng)、芳綸網(wǎng)、滌綸網(wǎng)或腈綸網(wǎng)；

所述織物網(wǎng)的目數(shù)可為100～400目，具體可為200～400目、200目、300目或400目。

上述的制備方法中，步驟（2）中所述浸泡的時(shí)間為2～10min，具體可為5～10min、2min、5min或10min；和/或，

步驟（3）中，所述聚合反應(yīng)的溫度為20～25℃，時(shí)間可為60～200分鐘，具體可為120～180分鐘、120分鐘、150分鐘或180分鐘。

上述的制備方法中，在所述浸泡步驟之前，所述方法還包括對所述織物網(wǎng)進(jìn)行清洗的步驟，具體可用乙醇和丙酮混合溶液（體積比為1：1）對所述織物網(wǎng)進(jìn)行清洗。

本發(fā)明上述制備的油水分離網(wǎng)膜的網(wǎng)孔孔徑為30～170微米，具體可為40～70微米、40微米、50微米或70微米，所述油水分離網(wǎng)膜上的聚合物水凝膠包覆層的厚度為1～10微米。

本發(fā)明中所述超疏油性質(zhì)是指油滴在本發(fā)明的油水分離網(wǎng)膜上的表觀接觸角大于150°。

本發(fā)明提供的油水分離網(wǎng)膜具有水下超疏油的性質(zhì)，其在水下對油滴的接觸角大于150°，即油在本發(fā)明的油水分離網(wǎng)膜表面不浸潤而且不能通過，而所述油水分離網(wǎng)膜中的聚合物水凝膠包覆層的超親水和保水的性質(zhì)，以及該網(wǎng)膜上微米尺度孔的存在，則可使水迅速通過所述油水分離網(wǎng)膜。

本發(fā)明提供的油水分離網(wǎng)膜還具有溫度響應(yīng)性和pH值響應(yīng)性，所述溫度響應(yīng)性是指該油水分離網(wǎng)膜的溫度小于等于50℃～55℃時(shí)，水可以通過該油水分離網(wǎng)膜而油不能通過該油水分離網(wǎng)膜；當(dāng)溫度升高到50℃～55℃以上，被擋在油水分離網(wǎng)膜上的油也可浸潤并通過該油水分離網(wǎng)膜。