[發明專利]一種氧化石墨烯/聚多巴胺表面修飾的油水分離鋼絲網

在審

• 申請號: 201810568258.X
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108479118A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 薛慶忠;尹瑩瑩;李暉;何大亮;郭天超;喬煦容
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: B01D17/022
• 分類號: B01D17/022
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明具體涉及一種具有高效油水分離能力的氧化石墨烯/聚多巴胺表面修飾的不銹鋼絲網及其制備方法。首先，將不銹鋼絲網依次放在丙酮、乙醇和去離子水中各超聲30分鐘，以除去鋼絲網表面的油污和有機溶劑，獲得清潔的表面；然后利用PH為8.5的多巴胺溶液的氧化和自聚合反應，在鋼絲網的表面涂覆一層聚多巴胺薄膜；最后再將氧化石墨烯修飾到聚多巴胺薄膜的表面，最終得到了一種具有高效油水分離能力的氧化石墨烯/聚多巴胺表面修飾的不銹鋼絲網。本方法簡單易行，成本低廉，反應過程無毒無害，制備的鋼絲網對油水混合物的分離效果顯著，可以多次循環使用，在浮油的分離方面具有巨大的應用前景和參考價值。

技術領域

本發明涉及一種油水分離材料，具體涉及一種具有高效油水分離能力的氧化石墨烯/聚多巴胺表面修飾的不銹鋼絲網及其制備方法，屬于新材料技術領域。

背景技術

石油是工業的血液，在人類的生產和生活中扮演著至關重要的作用。然而，頻繁的海上漏油事故造成了嚴重的環境污染和巨大的資源浪費，最終將威脅到人類的生存和發展。調查顯示，全球范圍內的溢油和其他慢性排放源的石油輸入每年約為120萬噸。值得注意的是，污水中的油通常以浮油的形式存在，約占石油排放量的70％-80％。傳統的油水分離方法，如重力法、離心法、吸附法、化學法等，由于其分離效率低、能耗高、易引起二次污染，嚴重限制了其在實際中的應用。因此迫切需要開發一種有效分離油水混合物的方法來處理污水和回收溢油。

目前，人們研發出許多新的材料和技術來制備對浮油具有高效分離能力的鋼絲網。董等人將親水性的氧化石墨烯成功包覆在具有不同孔徑的不銹鋼絲網上面，所制備的鋼絲網具有優異的超親水和水下超疏油特性，在重力驅動下，油水混合物中的水相可以輕易地通過鋼絲網，而油相被截留在鋼絲網的上面(Chemical Communications,2014,50(42):5586-5589.)。這一方法的缺點是氧化石墨烯只是簡單地堆積在鋼絲網的表面，結合不夠牢固。曹等人在鋼絲網表面涂覆一層聚多巴胺薄膜，然后通過邁克爾加成反應在其表面修飾正十二烷基硫醇，所制備的鋼絲網表現出超高的疏水性，可用來分離一系列油/水混合物，如汽油、柴油等(ACS applied materials&interfaces,2013,5(10):4438-4442.)。但是這種疏水親油的鋼絲網，從含油廢水中分離密度比水低的油比較困難，并且容易被表面上的油滴粘附而造成網孔污染和堵塞。

為了解決上述問題，首先將不銹鋼絲網浸漬在PH為8.5的多巴胺溶液中，在上面形成一層聚多巴胺涂層，然后再將氧化石墨烯修飾到聚多巴胺涂層的表面。聚多巴胺不僅作為粘結劑，而且還提高了網孔表面的親水性。修飾的氧化石墨烯進一步增強了鋼絲網表面的親水性和水下抗油污性能。該鋼絲網對油水混合物的分離效果顯著，成本低廉且制備方法簡單易行，反應過程無毒無害，而且鋼絲網的強度很高，可以循環使用多次，在浮油分離方面有著巨大的應用前景和參考價值。

發明內容

本發明具體涉及一種具有高效浮油分離能力的氧化石墨烯/聚多巴胺表面修飾的不銹鋼絲網及其制備方法。該鋼絲網對油水混合物的分離效果顯著，成本低廉且制備方法簡單易行，反應過程無毒無害，在浮油分離方面有著巨大的應用前景和參考價值。

下面簡要闡明本發明的實現過程。首先，我們對不銹鋼絲網進行表面預處理，來獲得表面清潔的基底材料；然后利用PH為8.5的多巴胺溶液的氧化和自聚合反應，在鋼絲網的表面涂覆一層聚多巴胺薄膜；最后再將氧化石墨烯修飾到聚多巴胺薄膜的表面。具體步驟如下：

(1)將不銹鋼絲網依次放在丙酮、乙醇和去離子水中各超聲30分鐘，以除去鋼絲網表面的油污和有機溶劑，獲得清潔的表面。

(2)首先將鋼絲網切割成邊長為6厘米的正方形，將其浸泡在200毫升三(羥甲基)氨基甲烷緩沖液(10毫摩爾/升，pH＝8.5)中；然后加入多巴胺鹽酸鹽400毫克，室溫下靜置反應48小時，取出用去離子水反復沖洗三次；最后在40攝氏度下，真空干燥12小時，得到表面涂覆聚多巴胺的鋼絲網。