[發明專利]一種光熱響應的納米纖維油水分離膜的制備方法

在審

• 申請號: 201610877626.X
• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN107881649A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 黃超伯;馬文靜;吳書天;趙俊濤
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D01D5/00;D01F8/16;D01F1/10;B01D69/02;B01D17/022;C02F1/44
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技術領域

本發明涉及的是光熱響應的納米纖維油水分離膜的制備方法，特別是一種用于在真空過濾系統中具有光熱響應的納米纖維油水分離膜的制備方法。

背景技術

最近已經報道出了許多具有刺激響應性的納米纖維膜。一些外部刺激如，pH值，溫度，以及光照的變化能夠改變納米纖維膜表面潤濕性的變化。因此，一種材料能夠根據外部條件的變化允許油通過或者允許水通過，在油水分離過程中能夠提供很大的靈活性。這種具有刺激響應性的特點，允許遠程操作或者自動應急性的油水分離過程。然而大部分大部分報道的刺激響應性的水性超親油或者超疏油的表面的取得一方面通過金、銀等比較貴重的材料或者復雜的制備過程去構建分層的微納米結構，另一方面通過低表面能的有毒的含氟物質改性得到特殊的表面化學能。然而這些制備過程存在著制備過程復雜，對環境產生污染、強度差、成本高的缺點。嚴重限制了它們在實際中的應用。

發明內容

本發明提出的是一種光熱響應的納米纖維油水分離膜的制備方法，其目的旨在克服現有技術所存有的上述缺陷，采用PMMA-b-PNIPAM、PU為原料，加入1wt％SCNTs，1wt％AgNPs，通過同軸高壓靜電紡絲技術得到PU/PMMA-b-PNIPAM納米纖維膜，此納米纖維膜具有生物可降解性、成本低廉、制備過程簡單、顯著的分離通量、分離效率、機械強度，在外部光照(On)和不光照(Off)的時候能夠改變流量的大小以及選擇性分離水或者分離油；而且，這種高效的超疏水超親油膜材料在油水分離、污水處理以及深海石油泄漏中具有廣闊的應用前景。

本發明的技術解決方案：一種光熱響應的納米纖維油水分離膜的制備方法，包括如下工藝步驟：

(1)合成聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚N-異丙基丙烯酰胺(PMMA-b-PNIPAM)；

(2)電紡聚氨酯(PU)納米纖維膜；

(3)電紡加入分別1wt％的碳納米管和銀納米粒子的PMMA-b-PNIPAM膜；

(4)同軸電紡PU/PMMA-b-PNIPAM(分別加入1wt％的碳納米管和銀納米粒子)納米纖維膜；

(5)接觸角實驗表征PU/PMMA-b-PNIPAM纖維膜的光熱響應性；

(6)油水納米乳液分離實驗。

本發明的積極效果

a.具有高的分離流量和分離效率，在沒有進行光照時液體的流量達到45836.955L·m^-2·h^-1，C-W乳液的流量達到31541.561L·m^-2·h^-1。

b.對不同的油水納米乳液分離后的水中總有機碳的含量均小于5ppm，最低的C-W低于1ppm。

c.能夠通過進行光照以及不光照達到調節油水分離過程中流量的大小。

d.通過加入高彈性的PU，其納米纖維膜能夠自支撐，拉伸強度達到4.73MPa，斷裂伸長率達到25％。

e.能夠通過進行光照以及不光照達到選擇性分離油或則分離水的效果。

f.具有可持久使用性，存放60天后，接觸角下降低于5％，經過四十次循環使用，流量仍舊能夠達到46044.6L m^-2h^-1左右，分離后水中總有機碳含量小于1ppm。

附圖說明

圖1是電紡PU/PMMA-b-PNIPAM纖維膜裝置的結構示意圖。

具體實施方式

光熱響應的納米纖維油水分離膜的制備方法，包括如下工藝步驟：