[發明專利]超親水并且水下超疏油的油水分離膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201710837868.0
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107583470A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 張新穎;王超群;胡曉昕;曹麗亞;袁曉宇;蘇暢;劉曉艷
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D71/38;B01D71/76;B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙)31205
• 代理人: 顧勇華

技術領域

本發明涉及一種油水分離膜及其制備方法，特別是涉及一種超疏油的油水分離膜及其制備方法，應用于含油污水的處理裝置及工藝技術領域。

背景技術

隨著工業以及社會經濟的快速增長，石油、天然氣、石化、制藥、冶金和食品等行業產生了大量的含油污水，尤其在石油工業方面，據統計我國每年直接傾注到近海的石油約為10萬噸，占世界排放總量的近10％，污染程度日益嚴重。油類污染不僅對生態環境造成了嚴重的破壞，還對水資源造成了很大的浪費，因此含油污水的處理是合理利用水資源的有效途徑。

針對油類污染，油水分離是有效回收水資源的方式。膜分離技術作為一種新型的油水分離方式，以其低成本和高效性引起了科學工作者的廣泛興趣。但目前的油水分離膜以疏水型油水分離膜居多，由于水比油有更高的密度，會形成一個屏障層，防止油滲透，因此很容易引起膜的阻塞，導致膜通量以及分離效率的大大降低。而水下超疏油油水分離膜的出現，大大改善了膜污染問題，但現有的水下超疏油油水分離膜本身不具有很高的機械強度，又大大影響了分離膜的回用性能。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種超親水并且水下超疏油的油水分離膜及其制備方法，利用聚乙烯醇-納米二氧化硅復合涂層不銹鋼絲網或尼龍布，改變其表面性質，使其具有超親水性和水下超疏油性。本發明方法通過一步浸涂法將聚乙烯醇-二氧化硅負載到不銹鋼絲網或尼龍布表面，得到的油水分離膜具有超親水和水下超疏油性能，能有效的進行油水分離，適用于含正己烷、環己烷、柴油、豆油、潤滑油和硅油等的污水處理，具有較廣闊的應用前景。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種超親水并且水下超疏油的油水分離膜，在織物網膜基材料表面負載有聚乙烯醇與納米二氧化硅粒子的涂層，使聚乙烯醇-二氧化硅均勻地包裹在織物網膜基材料的表面上，在織物網膜基材料的表面上形成具有聚乙烯醇與二氧化硅復合涂層，作為織物網膜基材料表面的粗糙表層和親水表層。

上述織物網膜基材料優選采用不銹鋼絲網或尼龍布。

一種具有高分子與納米粒子復合涂層的水下超疏油油水分離膜的制備方法，包括以下步驟：

a.對織物網膜基材料進行預處理；作為本發明優選的方案，進織物網膜基材料的預處理工藝時，將織物網膜基材料先用無水丙酮超聲清洗至少15min，去除表面有機物，然后用無水乙醇將織物網膜基材料表面的殘留的丙酮沖洗掉，繼續用去離子水超聲清洗至少15min，去除織物網膜基材料表面雜質，最后潔凈的織物網膜基材料在不低于60℃下烘干不少于1h，得到潔凈干燥的織物網膜基材料；所述織物網膜基材料優選采用目數不低于300目的不銹鋼絲網或尼龍布；

b.配制聚乙烯醇的水溶液，配制納米二氧化硅-乙醇分散液，將聚乙烯醇水溶液與納米二氧化硅-乙醇分散液混合，并進行超聲混勻，調節混合液的pH，然后向混合液中加入戊二醛交聯劑溶液，制得乳白色溶液，作為浸涂漿液；優選納米二氧化硅的顆粒粒徑不大于12nm；聚乙烯醇優選采用聚乙烯醇1788；優選采用鹽酸作為調節混合液的pH的試劑；優選聚乙烯醇的水溶液質量百分比濃度為1～1.5wt.％；優選納米二氧化硅-乙醇分散液的濃度為0.05～0.06g/mL；優選戊二醛交聯劑溶液的質量百分比濃度不低于25％；制備浸涂漿液時，優選按照聚乙烯醇水溶液、二氧化硅乙醇分散液和戊二醛交聯劑溶液的體積比為100:100:1的比例進行配比混合，優選控制超聲混勻的時間為5～10min；優選調節混合液的pH值為2～4；

c.采用浸涂的方式，對在所述步驟a中經過預處理后的織物網膜基材料表面進行改性處理，將織物網膜基材料浸入在所述步驟b中制備的浸涂漿液中，浸涂完成后，將附著液膜的織物網膜基材料從浸涂漿液中取出，再進行烘干，即得到具有高分子與納米粒子復合涂層的水下超疏油油水分離膜。附著液膜的織物網膜基材料進行烘干時，優選控制烘干溫度不低于60℃，并優選控制指時間至少2h。

本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點：

1.本發明水下超疏油材料的制備工藝構建了親水的表面化學組成以及粗糙的微納米結構，采用聚乙烯醇(PVA)作為一種環境友好的高分子材料具有良好的成膜性，親水性，而采用二氧化硅納米粒子加入，能抑制PVA端鏈的運動，降低其結晶性，增大其親水性，提高膜表面整體的粗糙度；

2.本發明采用的聚乙烯醇成膜本身雖然不具有很高的機械強度，但本發明通過不銹鋼絲網/尼龍布作為膜基材料能提高膜的機械性能，增加分離膜的使用壽命；