[發明專利]具有超親水超疏油性質的油水分離網膜的制備方法

在審

• 申請號: 201710450108.4
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107080975A
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 張旭;張佳;王小梅
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B01D17/022
• 分類號: B01D17/022;C02F1/40
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙)12210
• 代理人: 趙鳳英

技術領域

本發明屬于化學化工、功能材料技術領域，具體涉及具有超親水超疏油性質的油水分離網膜的制備方法和用途。

背景技術

近些年來，隨著工業的飛速發展，油田開采規模不斷擴大，工廠生產產生的含油廢水也在不斷增加，油水分離已經成為與人民生活、經濟發展和環境保護息息相關的問題。一方面，食品加工、金屬冶煉、石油化工、紡織等領域產生了大量的工業含油廢水，這些對環境將會造成非常嚴重的污染；另一方面，隨著海底石油的開采，漏油現象也越發嚴重，這對海洋環境也會造成較大的污染。所以如何實現油水高效分離已成為當今社會亟待解決的問題，具有特殊浸潤性的油水分離網逐漸受到了人們的關注。

文獻Angew.Chem.Int.Ed.,2004,43,2012-2014；J.Chem.Technol.Biotechnol,2012,87,427-430；Appl.Surf.Sci.,2007,253(23),9054-9060；Appl.Surf.Sci.,2008.254(18),6002-6006報道了用來油水分離的具有超疏水超親油性質的網膜。雖然以上報道的網膜都具有油水分離的效果，但也存在著不同的不足，如制造過程較為復雜，有的還需高溫固化，有的使用了含氟化合物，有的不適用于大量水中含有少量油的油水混合物的分離等等。

當前技術如CN104759118A，CN104689602A中，首先使膠黏劑在金屬網上部分固化，然后采用冷噴涂方法將通過一系列反應制備的微納復合多面體懸濁液涂覆在金屬網上，待分散液揮發完全，即得到油水分離網膜。該方法得到的油水分離網膜是超疏水超親油的，然而因為親油性網膜特別容易被污染甚至堵塞，尤其是高粘度的油會嚴重影響分離效率，并且粘附的油難以清除，導致后處理工藝中的二次污染，網膜不易重復使用。同時該方法的制造過程較為復雜，不易大面積低成本生產。

發明內容

本發明的目的是針對當前技術中存在的不足，提供一種低成本、簡單便捷的具有超親水超疏油性質的油水分離網膜的制備方法。本發明的具有超親水超疏油性質的油水分離網膜是以400～2000目的金屬網作為基底，采用冷噴涂的方法，在金屬網的網絲上包覆親水性材料，通過高溫燒結提高結合力，無需對金屬網本身進行改性修飾，無需膠黏劑提高結合力，從而得到具有超親水超疏油性質的油水分離網膜。本發明不會產生二次污染，清洗容易，可以重復使用。

本發明的技術方案為：

一種具有超親水超疏油性質的油水分離網膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)將400～2000目的金屬網進行超聲清洗，然后室溫下干燥；

(2)將親水材料于四氫呋喃中超聲分散60～180分鐘，得到穩定的懸浮溶液；

其中，懸浮溶液中親水材料的質量百分含量為0.5～3.8％；所述的親水性材料為氧化鋅、二氧化硅、碳酸鈣和二氧化鈦中的一種或多種，粒徑范圍為5～200納米；

(3)將懸浮溶液利用空壓機的高壓氣體均勻噴涂到步驟(1)中得到干燥后的金屬網的表面；噴槍的噴嘴孔徑為1.0mm，連接噴槍的空氣壓縮機壓力為0.3-0.6MPa，噴槍的噴涂距離為10～20cm；每平方厘米噴涂0.5～6.8g懸浮溶液；

(4)將步驟(3)噴涂過懸浮液的金屬網在室溫下陳化30～90分鐘，最后300℃～750℃下燒結60～240分鐘，得到具有超親水超疏油性質的油水分離網膜。

所述的步驟(1)中的清洗具體為依次用丙酮、異丙醇和去離子水超聲清洗。

所述的金屬網為不銹鋼網、銅網或鐵網。

本發明的有益效果為：

本發明的油水分離網膜具有特殊的微納復合結構：微米尺度的網孔和網絲，納米尺度的親水材料。本發明的油水分離網膜在空氣中是親水的，首先用水完全浸潤網膜，當網膜被水完全浸潤后，水填充到網絲表面的微納復合結構中，當油水混合物接觸到油水分離網膜時，水能夠順利由孔隙滲透，油被油水分離網膜表面的水膜排斥，滯留在油水分離網膜上方，實現油水分離目的。本發明的油水分離網膜在空氣中對水滴的接觸角接近0°，在水下對油滴的接觸角大于150°。

本發明的油水分離網膜的原材料廉價易得，設備和制造工藝簡單，可以大面積低成本生產。本發明的油水分離網膜的水通量大，油水分離速度快，對油水混合物的分離效率可達99.9％，適用于含油量大的廢水處理，對正己烷、煤油、石油醚、苯、二氯乙烷、柴油、動植物油、汽油和原油等均有很好的分離效果。可用于含油廢水的油水分離，如可用于含有食用油、石油、煤油等含油廢水的油水分離。