[發明專利]一種聚苯胺修飾的多孔材料及其應用

有效

• 申請號: 201610192613.9
• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號: CN105727596B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 郭志光;劉明明;李靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: B01D17/022
• 分類號: B01D17/022;C02F1/40;C08G73/02;C10G33/00
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司62002
• 代理人: 方曉佳

技術領域

本發明涉及一種聚苯胺修飾的多孔材料及其應用，屬于表面改性技術領域。該材料可用于水包油乳液以及油包水乳液的兩相分離。

背景技術

隨著工業發展以及城市化進程的加快，工業污水及生活廢水的排放加劇，從而給河流造成了巨大的污染；此外，海洋活動的日益增多如：海洋石油的開采和泄漏事故、船舶的廢氣及廢水排放等也造成了海洋污染，而含油廢水是其中主要的污染源。鑒于全球飲用水水資源緊缺和海洋環境生態破壞嚴重，實現含油廢水尤其是水包油乳液的凈化處理進而實現凈化污水的再利用具有十分重要的意義。

同時，現代工業的高速發展，離不開工業的血液-石油的巨大的推力。石油的開采、運輸、存儲、使用的各個環節都需要精心細化。而當開采的原油含水會對原油生產、原油外輸和煉廠加工都會帶來較大的危害。原油含水會增大了油井采出液的體積，降低了設備和管道的有效利用率；原油含水會增大了管路輸送中的動力消耗和升溫過程中的燃料消耗；此外，原油含水會引起金屬管道和煉油設備的結垢與腐蝕，造成原油的運輸提煉的安全隱患。同時，使用的汽柴油和潤滑油一旦含有水分，會對發動機造成腐蝕進一步導致機件磨損加劇。基于此，含水原油的提純是一個十分重要的課題，也符合當下人們環保節能的理念。

要實現含油廢水的凈化處理和含水原油的提純，就是將油水兩相混合物中的油與水通過外力分離開來。傳統的油水分離方法包括重力法、離心法、蒸餾法、化學法等等。但這些方法不僅需要耗能而且費時費力，操作復雜，往往還受困于大規模的分離。膜分離方法由于其簡單易行，價格低廉，無污染等優勢得到了廣泛的關注。微濾膜、納濾膜和超濾膜在油水分離尤其是乳液分離中開始逐漸為大家應用，但是這些膜存在流速低，容易被污染，從而導致其使用壽命短的缺陷。

近些年來，具有特殊潤濕性的薄膜材料在實現油水兩相混合物高效分離的同時不會造成薄膜的污染且保持較高的流速逐漸成為一個研究熱點。而當前具有特殊潤濕性的薄膜只能單純的實現含油廢水的凈化或者含水原油的提純，而在同一個薄膜上兩者同時的實現還鮮有報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種聚苯胺修飾的多孔材料及其應用。本發明采用電化學聚合聚苯胺（PANI）的方法在多孔材料-不銹鋼網（SSM）表面包覆一層聚苯胺納米纖維材料，其中通過調節電化學聚合參數，實現聚苯胺包覆厚度可調以及不銹鋼網的孔徑可控，最后利用氨水處理得到超親水-水下超疏油同時超親油-油下超疏水的薄膜材料。

一種聚苯胺修飾的多孔材料，其特征在于該多孔材料通過以下步驟制備得到：

1）用1M的硫酸溶液配制0.1M的苯胺-硫酸溶液；

2）將不銹鋼網依次用乙醇、丙酮、蒸餾水浸泡超聲清洗，干燥備用；

3）0.1M的苯胺-硫酸溶液作為電解質，不銹鋼網作為工作電極，鉑片電極作為對電極，飽和甘汞電極作為參比電極，在25-35℃恒溫條件下采用循環伏安法將聚苯胺包覆生長在不銹鋼網的表面，然后將不銹鋼網取出并用pH為10的氨水溶液清洗，干燥；

所述循環伏安法分兩步：第一步采用-0.2V-1.0V過電勢循環4-6次，直至循環伏安曲線上出現小電流峰；第二步采用-0.2V-0.9V電勢循環10-25次。

所述不銹鋼網的目數為1000目-3000目。

上述聚苯胺修飾的多孔材料用于高表面活性劑水包油乳液和油包水乳液的兩相分離。

所述聚苯胺修飾的多孔材料用于高表面活性劑Tween80的水包油乳液的分離。

所述聚苯胺修飾的多孔材料用于高表面活性劑Span80的油包水乳液的分離。

循環伏安法中第一步采用-0.2V-1.0V過電勢循環4-6次，直至循環伏安曲線上出現小電流峰，表明表面有聚苯胺生成；循環伏安法中第二步采用-0.2V-0.9V電勢，循環的次數為10-25次，采用低電壓可以使電流峰值緩慢增高，進而有效的抑制聚苯胺在不銹鋼網表面的超快速生長，使得表面聚苯胺包覆的均一致密(注：以下所說循環次數都是指第二步循環次數)。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

1、本發明工藝簡單，原料易得，成本低。

2、本發明通過調節電化學聚合參數，實現聚苯胺包覆厚度可調以及不銹鋼網的孔徑可控。

3、本發明所述聚苯胺修飾的多孔材料具有特殊的潤濕性，同時兼具水下超疏油和油中超疏水。

4、本發明所述聚苯胺修飾的多孔材料可以同時實現水包油乳液和油包水乳液的高效快速分離。