[發(fā)明專利]一種用于油水分離的PSMA/納米二氧化硅/氟碳表面活性劑復合材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2018-11-05
• 公開（公告）號: CN109364772B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 郭雅妮;文軒;鮑世軒;張宇;杜飛鵬
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: B01D71/82
• 分類號: B01D71/82;B01D71/02;B01D71/38;B01D67/00;B01D69/02;B01D69/12
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;馮瑛琪

本發(fā)明公開了一種用于油水分離的PSMA/納米二氧化硅/氟碳表面活性劑復合材料及其制備方法。本發(fā)明的PSMA/納米二氧化硅/氟碳表面活性劑復合材料，包括如下質(zhì)量份數(shù)比的組分：功能化的PSMA1～3份；納米二氧化硅1份；氟碳表面活性劑1份；功能化的PSMA由苯乙烯、馬來酸酐和具有偶聯(lián)功能的第三單體聚合而成。本發(fā)明通過自由基共聚反應在PSMA高分子鏈上引入具有偶聯(lián)功能的結構，促使納米二氧化硅更均勻地分散于高分子基體中；將功能化的PSMA、納米二氧化硅與氟碳表面活性劑通過氫鍵、靜電力等超分子間作用力進行分子間的自組裝與重排，形成了親水性的表面賦予膜良好的油水分離性能和抗污性，增加了PSMA、納米二氧化硅在油水分離等領域得到應用的可能性。

技術領域

本發(fā)明涉及復合材料技術領域，尤其涉及一種用于油水分離的PSMA/納米二氧化硅/氟碳表面活性劑復合材料及其制備方法。

背景技術

如今，環(huán)境污染的問題越來越引起人們的注意，其中含油廢水更是污染問題中的突出所在之一，水作為生命之源，對于淡水資源的浪費更危系著生態(tài)系統(tǒng)中的所有生命體的存在，由此，對于含油廢水的處理刻不容緩。在一系列的處理方法中，膜分離技術的優(yōu)點突出，效果卓著，能夠很好的解決當下所面臨的問題。

目前國內(nèi)外通行的水體油污防治方法主要是化學處理法，生物處理法以及物理處理法，但由于化學處理法仍會對大氣和海洋造成一定的污染，生物處理法的反應速率慢，所以物理處理法中的吸附法是解決水體油污染的最佳方法。

盡管目前某些學者對于油水分離膜有一定的研究并取得一些成果，但是這些產(chǎn)品本身還存在著一些缺陷。有機高分子物質(zhì)單獨成膜，往往存在著膜的機械性能較差、膜的表面較為平整，難以形成粗糙結構等問題；而以無機物質(zhì)單獨成膜，又存在這柔韌性較差、耐污染性能較差等問題。將二者有機結合，進行有機無機復合，則可以有效的結合二者的優(yōu)點，克服彼此的不足，因此，有機-無機復合膜具有很好的應用前景。目前的聚合物-無機復合膜存在以下幾個問題：一是由于納米材料在聚合物基體中不能均勻分散而導致的分離膜存在非選擇性缺陷或大的間斷，從而降低了分離膜的選擇性；二是納米材料與聚合物基體的相容性問題和能否相互作用，決定了分離膜的穩(wěn)定性和分離性能。另外由于膜的潛在親油性，油滴及其他雜質(zhì)很容易大量的不可逆的吸附在超親油膜表面上，膜污染嚴重，通量衰減快，清洗過程中乳化油滴易在膜表面聚結鋪展，造成膜長期重復使用性差以及二次污染。

這些問題使得油水分離材料在實際應用中受到限制，無法滿足石油類及有機化合物類的油體污染需求，難以達到治理工業(yè)領域中的油水分離污染和石油類環(huán)境污染治理的要求。因此，仍需要開發(fā)一種具有防污性的高效親水疏油的油水分離復合膜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有技術的上述不足，提出一種具備良好親水疏油性以及抗污性能的用于油水分離的PSMA/納米二氧化硅/氟碳表面活性劑復合材料及其制備方法。

本發(fā)明的一種用于油水分離的PSMA/納米二氧化硅/氟碳表面活性劑復合材料，包括如下質(zhì)量份數(shù)比的組分：功能化的PSMA1～3份；納米二氧化硅1份；氟碳表面活性劑1份；所述功能化的PSMA由苯乙烯、馬來酸酐和具有偶聯(lián)功能的第三單體聚合而成。

帶有偶聯(lián)基團的PSMA與納米二氧化硅和氟碳表面活性劑在溶液中通過氫鍵和靜電力等超分子間作用力進行分子間的自組裝與重排得到PSMA/納米二氧化硅/氟碳表面活性劑復合材料。自組裝，是指基本結構單元(分子，納米材料，微米或更大尺度的物質(zhì))自發(fā)形成有序結構的一種技術。在自組裝的過程中，基本結構單元在基于非共價鍵的相互作用下自發(fā)的組織或聚集為一個穩(wěn)定、具有一定規(guī)則幾何外觀的結構。

優(yōu)選的，所述第三單體為乙烯基硅烷偶聯(lián)劑。

優(yōu)選的，所述乙烯基硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷或乙烯基三硅烷(β-甲氧基乙氧基)中任意一種。

優(yōu)選的，功能化的PSMA的的分子量為9萬～20萬，納米二氧化硅的粒徑為50～500nm。