[發(fā)明專利]一種超雙親多孔膜材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710465184.2
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107174972B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張友法;朱海燕;李豆豆;蔡名娟;余新泉
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D69/10;B01D67/00;B01D17/022;C02F1/44
• 代理公司: 32200 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 唐循文<國際申請>=<國際公布>=<進入

一種超雙親多孔膜材料及其制備方法和應(yīng)用，步驟如下：（1）室溫下，先將碳納米管粉體和表面活性劑分散于水中，形成均一混合溶液；（2）向上述混合溶液中加入水性三聚氰胺甲醛樹脂溶液，混勻制得所需反應(yīng)液；（3）將上述反應(yīng)液刷涂或噴涂在干凈的多孔基材上，80~120℃干燥固化10~30min，即可制得超雙親油水分離用多孔膜材料。本發(fā)明所述的多孔膜材料既保持了原有泡沫銅基底良好的機械性能，同時又具有很好的超雙親性，即可截留水讓油通過，也可截留油讓水通過，從而具有雙重分離效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超雙親多孔膜材料及其制備方法和在油水分離中應(yīng)用。

背景技術(shù)

含油污水在石油開采、金屬加工、化學(xué)化工、制藥、食品加工和日常生活中普遍存在，其處理和排放所引起的經(jīng)濟、社會、環(huán)境等系列問題一直備受關(guān)注。油水分離特性不僅與材料和油水混合物性質(zhì)有關(guān)，還與分離材料潤濕性、表面粗糙度、孔特征及油水混合物與分離材料間的相互作用等密切相關(guān)。近年來，受“鯊魚皮”水下超疏油性能的啟發(fā)，通過材料表面微納粗糙結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成的調(diào)控，研究人員已制備了多種具有超浸潤性的金屬、有機或無機多孔材料，實現(xiàn)了油和水的選擇性高效分離，為含油污水處理提供了新的思路。

Yang等則將含有季銨基、羧基和含氟基團的聚二烯丙基二甲基氯化銨-全氟辛酸鈉雜化聚合物涂覆于不銹鋼絲網(wǎng)，通過表面親水功能團的翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了超親水超疏油特性，顯示出了浮油和分散油的分離和耐污染效果。可見，超親水技術(shù)用于油水分離多孔材料，具有良好的耐污染特性。該技術(shù)雖然具有油水分離的效果，但制備工藝復(fù)雜，并且所用原料為含氟化合物，對環(huán)境有一定的破壞作用，不利于環(huán)保，不能長期和大量的使用。

因此需要開發(fā)工藝簡單、原料綠色廉價、無需復(fù)雜精密設(shè)備的高效耐污超浸潤分離材料用于工業(yè)污水、油田泄漏及采出水等含油廢水的處理，以滿足商業(yè)應(yīng)用的巨大需求。

發(fā)明內(nèi)容

解決的技術(shù)問題：本發(fā)明提供一種超雙親復(fù)合多孔膜材料及其制備方法和應(yīng)用，采用簡單的刷涂或噴涂技術(shù)，即可在多孔基材表面獲得超雙親復(fù)合多孔膜材料并用于層狀油水混合物的分離。

技術(shù)方案：一種超雙親多孔膜材料的制備方法，步驟如下：（1）室溫下，先將碳納米管粉體和表面活性劑分散于水中，形成均一混合溶液；（2）向上述混合溶液中加入水性三聚氰胺甲醛樹脂溶液，混勻制得所需反應(yīng)液；（3）將上述反應(yīng)液刷涂或噴涂在干凈的多孔基材上，80~120℃干燥固化10~30min，即可制得超雙親油水分離用多孔膜材料。

上述多孔基材為去除表面油污并干燥后的泡沫銅、泡沫鎳、不銹鋼纖維氈、有機海綿、不銹鋼網(wǎng)、銅網(wǎng)、濾紙、織物。

上述泡沫銅去除表面油污并干燥的流程為：將泡沫銅先后置于丙酮、無水乙醇中，在超聲波清洗機中超聲，去除表面油污，然后去離子水沖洗，烘箱中烘干或空氣中晾干。

上述碳納米管粉體為多壁碳納米管、羥基能化多壁碳納米管或羧基功能化多壁碳納米管，碳納米管的長度為10~20μm，外徑約為50nm，純度＞95%，碳納米管在最終反應(yīng)液中的質(zhì)量濃度為0.5%~5%。

所述的表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、TritonX-100或TNWDIS，在最終反應(yīng)液中的質(zhì)量濃度為1%~20%。

上述的步驟（2）是向步驟（1）的混合溶液中加入水性三聚氰胺甲醛樹脂溶液，繼續(xù)磁力攪拌10~20min，制得所需反應(yīng)液，反應(yīng)液中三聚氰胺甲醛樹脂的質(zhì)量濃度為2%~50%。

上述的步驟（3）是采用刷涂或噴涂的方法，利用毛刷或噴槍，將上述反應(yīng)液刷涂或噴涂在多孔基材上，120℃干燥固化10min，即可制得超雙親油水分離用復(fù)合多孔膜材料。

上述的泡沫銅厚度為0.5~2.0mm，孔數(shù)為60~120PPI，孔徑200~400微米，通孔率＞98%。

上述制備方法制得的超雙親多孔膜材料。