[發明專利]一種雙層結構γ?AlOOH涂覆的油水分離網膜材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610169170.1
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105597372B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 孟范成;權婷婷;郝亮;伍治倫
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: B01D17/022
• 分類號: B01D17/022
• 代理公司: 重慶華科專利事務所50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明屬于功能材料領域，具體涉及一種雙層結構γ-AlOOH涂覆的油水分離網膜材料及其制備方法。

背景技術

含油污水的來源廣泛，除了石油開采及加工排出大量含油廢水外，還有固體燃料熱加工、紡織工業中的洗毛廢水、輕工業中的制革廢水、食品加工以及機械工業中車削工藝中的乳化液等。隨著人們環保意識的加強，油水分離技術也越來越受到人們的重視。現有的油水分離網膜存在加工過程復雜的缺點，如需要加工烘烤成膜，并且涂層較厚，容易使油液流動阻力增大，從而降低油水分離的效率。而且還存在原料成本高導致油水分離膜造價貴的問題，同時大量有機原料的使用也帶來嚴重的污染。因此，如何降低成本、提高分離效率以及綠色環保成為油水分離網膜技術發展的關鍵。

勃姆石是一種重要的無機化工產品，具有獨特的化學物理性質，而且無毒環保、合成成本低，已成為制備氧化物涂層油水分離膜的熱點材料。如Wang等(Zhijie Wang,Yu Tian,Haosen Fan etc.Facile seed-assisted hydrothermal fabrication of γ-AlOOH nanoflake films with superhydrophobicity[J].NewJ.Chem,2014,38,1321-1327.)通過種子輔助水熱法在玻璃基底上制備出γ-AlOOH納米片超疏水膜，水的接觸角為160°±3°；他們(Zhijie Wang,Jinghua Gong,Jinghong Ma and Jian Xu.In situ growth ofhierarchical boehmite on 2024 aluminum alloy surface as superhydrophobic materials[J].RSC Adv 2014,4,14708-14714.)也通過原位生長的方法在2024鋁合金表面制備出花狀結構的γ-AlOOH，水的接觸角為155°。然而，現有方法制備的γ-AlOOH超疏水膜的疏水性能相對不高，超疏水膜的形態不豐富，同時在油水分離方面的應用及油水分離效率的報道還很少。

發明內容

本發明主要是針對現有方法制備的γ-AlOOH超疏水膜的疏水性能不高的問題，提供一種雙層結構γ-AlOOH涂覆的油水分離網膜材料及其制備方法，通過本發明方法制備的超疏水親油油水分離網膜，其γ-AlOOH涂層呈雙層結構，疏水性能好、油水分離效率高，而且工藝簡單、成本低。

本發明的具體技術方案為：一種雙層結構γ-AlOOH涂覆的油水分離網膜材料，以不銹鋼網為基體，在其上有γ-AlOOH涂覆層，所述γ-AlOOH涂覆層為雙層結構，其底層由納米片堆砌而成，納米片長度為250～400nm，寬度為200～300nm，納米片之間的間距為30～50nm，頂層為分布在納米片表層的納米花隨機分布構成，單個納米花長度為0.6～1.0μm，寬度為200～400nm，納米花結構為一維納米片自組裝形成的三維結構。

如上述雙層結構γ-AlOOH涂覆的油水分離網膜材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將300～500目不銹鋼網置于丙酮和無水乙醇的混合液中，經超聲波清洗后干燥，將干燥后的不銹鋼網置于濃硫酸或濃硝酸和雙氧水的混合溶液中浸泡，最后洗凈干燥待用；

(2)將溶有鋁鹽、沉淀劑及生物質添加劑的水溶液攪拌至透明后，轉移至水熱反應釜中，并將步驟(1)中待用的不銹鋼網垂直懸掛于溶液中，進行水熱反應；

(3)將反應后的不銹鋼網置于低表面能的溶液中浸泡后，洗凈、干燥，即得雙層結構γ-AlOOH涂覆的油水分離網膜。

本發明旨在金屬網表面構造粗糙的γ-AlOOH微觀結構，結合低表面能物質修飾的方法，制備得到超疏水親油網膜材料。本發明中雙層結構γ-AlOOH分離膜，其底層是納米片堆砌而成，頂層為分布在納米片表層的三維納米花隨機分布構成。這種隨機堆疊的雙層結構，增加了膜表面的有用空隙，空氣在膜表面的儲存量較單層結構多。當液滴與膜表面接觸時，出現氣-固-液三相接觸界面，由于膜表面空隙中大量的空氣存在，使得氣-液兩相的接觸面積增大，相應液-固兩相的接觸面積較少，從而實現了超疏水性能。

作為優選，所述步驟(1)丙酮與無水乙醇的體積比為0.3～0.6:1。

作為優選，所述步驟(1)濃硫酸的質量分數為93～98％，濃硝酸的質量分數為60～65％，雙氧水的質量分數為20～25％，濃硫酸或濃硝酸與雙氧水的體積比為0.2～0.4:1。