[發明專利]一種潤濕性可控的油水分離金屬網制備方法

有效

• 申請號: 201810994544.2
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109107226B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 劉新;張基超;王冠淞;劉吉宇;陳發澤;楊志康;張帆;王傳傳;宋金龍;孫晶
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01D17/022
• 分類號: B01D17/022;B01D39/12;C02F1/40
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明提供了一種潤濕性可控的油水分離金屬網制備方法，屬于功能材料技術領域。首先利用光纖脈沖激光器制備微孔陣列金屬網，并通過低表面能修飾獲得超疏水/超親水網，對重油/水進行分離；然后用大氣壓下等離子體射流對金屬網表面改性，超疏水/超親油金屬網表面的疏水基團被快速分解，呈現超親水/水下超疏油，此時可對輕油/水進行分離；進一步以上金屬網加熱處理，又使材料內部的疏水基團轉移到材料表層，潤濕性又恢復為超疏水/水下超疏油，又可對重油/水進行分離。本發明調控金屬網表面潤濕性的過程簡單便捷，綠色環保，沒有引入對環境有害的物質，并且對重油/水和輕油/水混合物的分離效率均可以達到99％。

技術領域

本發明為一種潤濕性可控的油水分離金屬網制備方法，它可通過對單個金屬網表面潤濕性的調控分別實現輕油/水和重油/水混合物的分離，屬于功能表面材料制備領域。

背景技術

隨著經濟發展，海上石油泄露事件和工業含油廢水任意排放問題日趨嚴重，人類健康和生態環境受到威脅。近年來，采用極端潤濕性材料應用于油水分離受到了廣泛關注。

CN201510898497公開了一種油水分離膜的制備方法，這種方法首先將鋁網浸入在HCl水溶液中進行表面結構處理，之后將處理好的鋁網放入PVA/SiO₂乙醇溶液中浸泡一段時間，得到需要的超親水超疏油網膜。此油水分離膜疏油效果好、親水速度快、強度高不易脫落，具有良好的耐化學藥品腐蝕能力。但是這種方法在處理鋁網時使用的HCl溶液屬于強酸，廢液排放時容易造成環境污染，且制備得到的鋁網無法實現重復使用。

CN108159735A公布了一種利用激光直寫技術制備銅網應用在重油和輕油的油水分離過程中的方法，這種方法可按照分離要求調控銅網的孔徑。但是在分離輕油前，需要用水提前潤濕銅網，在分離重油前，需要用油提前潤濕銅網，分離過程繁瑣，無法做到單個銅網的循環分離輕油和重油。

CN107638714A公布了一種大氣壓等離子體制備油水分離濾網的方法，制備過程對環境無污染，處理效率高，但是所制備的分離濾網只能進行輕油的分離，無法廣泛應用于實際油水分離作業中。

以上研究方法中，使用化學刻蝕方法制備油水分離網存在可控性差、使用試劑對人身體有影響等問題，如果單獨使用激光或等離子體方法制備油水分離網存在分離溶液有限制、無法實現重復利用等問題。因此需要一種新的制備方法解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種潤濕性可控的油水分離金屬網制備方法并用其實現輕油和重油的循環分離。這種方法制備過程簡單、綠色環保，可通過對在單個金屬網上表面潤濕性的調控分別實現輕油/水和重油/水混合物的循環分離。

本發明的技術方案：

利用光線脈沖激光器在金屬箔表面進行掃線和打孔處理以構造微納米級的粗糙結構，經過低表面能的溶液修飾得到超疏水/超親油金屬網；大氣壓等離子體作用下，金屬網表面的疏水基團被分解，呈現超親水/水下超疏油的特性；進一步加熱處理，使表面內部剩余的疏水基團轉移到最外層，恢復超疏水/超親油表面，從而在金屬網表面實現潤濕性的調控，并且以此通過重力驅動循環分離輕油/水和重油/水混合物。

一種潤濕性可控的油水分離金屬網制備方法，步驟如下：

(1)金屬箔的外表面均用光纖脈沖激光器進行掃線處理，然后在掃線后的金屬箔上進行陣列打孔；再通過低表面能溶液的修飾后得到超疏水/超親油金屬網；

(2)打開大氣壓等離子體射流的工作氣源閥門，調整工作氣體的流量和氣壓后再調整電源頻率與電壓直至等離子體發生器產生大氣壓等離子體射流；處理過后的超疏水/超親油金屬網呈現出超親水/水下超疏油的潤濕性能；然后將超親水/水下超疏油金屬網進行加熱處理，金屬網表面又恢復為超疏水/超親油的潤濕性能。

步驟(1)中，激光掃線間距為50μm，掃描次數1～3次。