[發明專利]一種基于復合Janus微球的油水微乳液分離方法

有效

• 申請號: 201710027802.5
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN108311067B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 王樹濤;樊俊兵;宋永楊;江雷
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;B01D17/035;C02F1/40;C02F1/48;C08L33/02;C08K3/22;C08L35/06
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎;趙曉丹

本發明公開一種基于復合Janus微球的油水微乳液分離方法，該方法以不同結構和不同化學組成的聚合物Janus微球為基體材料，通過靜電相互作用在微球表面吸附磁性納米粒子，得到具有磁響應性的復合Janus微球；該復合Janus微球與油水乳液混合攪拌；實現油水乳液的破乳、分層；分層后施加磁場實現高效、快速的油水分離。本發明的復合Janus微球在油水界面充當粒子表面活性劑，實現油水乳液的破乳、分層；通過施加磁場可實現油水的高效、快速的分離。本發明的油水微乳液分離方法簡單、過程迅速、條件易控；適用于不同種類、大面積油所形成油水的高效分離。

技術領域

本發明屬于功能材料技術領域；更具體地，涉及一種基于復合Janus微球的油水微乳液分離方法。

背景技術

近年來，隨著工業上和生活中含油污水的大量排放，以及海上原油泄漏事故的頻繁發生，使得油污染已成為全球面臨的一個重要問題。因此，發展高效、快速的油水分離方法，已成為世界各國科學家們重點研究的課題。

傳統的油水分離方法包括：重力法，離心法，絮凝法，氣浮法，微生物法等。然而，這些傳統的方法存在分離效率低、能耗高等問題，因此研究者們致力于開發更加高效、廉價的油水分離方法。目前，用于油水分離的材料主要是過濾型材料和吸附型材料。過濾型材料主要包括超親水或超疏水的濾膜，這些濾膜能夠讓水或油高效、選擇性通過，從而實現高效的油水分離。然而，將大量的油水混合物收集起來并過濾是很難的，特別是在像處理海上原油泄漏事故導致的大面積油污染的情況下。除油型材料主要包括吸油材料，這些材料由于具有超親油的性質，能夠吸收大量的油，從而將油從水中分離。然而，由于其所具有的超親油的性質，導致被吸收的油難以從吸油材料中除去，從而使其循環再利用的次數受到限制；此外，吸油材料被使用后，往往被廢棄或者焚燒，容易造成二次污染。因此，發展新型的簡易、快速、高效的油水分離方法仍然是人們關注的重點，具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種基于復合Janus微球的油水微乳液分離方法。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種基于復合Janus微球的油水微乳液分離方法，該方法包括如下步驟：

1)將Janus微球分散在分散劑中，得Janus微球分散液；

2)將磁性納米粒子分散在分散劑中，得磁性納米粒子分散液；

3)將Janus微球分散液和磁性納米粒子分散液混合攪拌，得懸浮液；將所述懸浮液進行離心分離，得固體沉淀物；將所述固體沉淀物進行洗滌、離心和真空干燥，得復合Janus微球；

4)將所述復合Janus微球分散在水中，得復合Janus微球分散液；

5)將油和水混合超聲，得油水乳液；

6)將所述復合Janus微球分散液和油水乳液混合并攪拌，然后靜置分層；分層后施加磁場，實現油水分離。

進一步，步驟3)中，所述Janus微球分散液和磁性納米粒子分散液的體積比為0.1:1-10:1。

進一步，所述Janus微球的形狀為面包形、半球形、月牙形或碗形；Janus微球的粒徑為400nm-20μm。

本發明粒徑在400nm-20μm的Janus微球能有效地在油水界面充當粒子表面活性劑，實現油水乳液的破乳、分層。

進一步，所述Janus微球是外表面親水且帶電、內表面疏水且不帶電的聚合物；

所述Janus微球外表面的組成為聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚異丙基丙烯酰胺、聚衣康酸、聚衣康酸酐、聚馬來酸、聚馬來酸酐、聚N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、聚3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙烷磺酸鈉鹽、聚乙烯基磺酸鈉、聚苯乙烯磺酸鈉或聚-(丙烯酰氧)丙酸；