[發明專利]一種超疏水破乳油水分離膜材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010128067.9
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111330462A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 何鋒;黃賢亮;萬武波;楊壯
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01D71/70
• 分類號: B01D71/70;B01D67/00;B01D17/04
• 代理公司: 杭州之江專利事務所(普通合伙) 33216
• 代理人: 牛世靜

本發明公開了一種超疏水破乳油水分離膜材料及其制備方法和應用，該方法包括：將聚二甲基硅氧烷溶解于有機溶劑中，攪拌均勻后，得到混合溶液；所述混合溶液中聚二甲基硅氧烷的質量濃度為1～10％；將所述混合溶液附著于玻璃纖維濾膜表面，至玻璃纖維濾膜完全被混合溶液潤濕；取出潤濕后的玻璃纖維濾膜，自然干燥，待有機溶劑揮發完后，再進行高溫固化處理，得到超疏水破乳油水分離膜材料。本發明使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液與玻璃纖維濾膜結合，將聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液負載到玻璃纖維濾膜的表面上，制得的超疏水破乳油水分離膜材料，與水的接觸角＞150°，與油的接觸角為0°，而且具有破乳功能，配合疏水親油的改性方式，對各類油包水的乳液有很好的分離效果，且分離效率可以達到97％以上。

技術領域

本發明涉及環境保護和油水分離技術領域，尤其涉及一種超疏水破乳油水分離膜材料及其制備方法和應用。

背景技術

涉及石油生產的現代工業活動(如交通運輸、制藥和食品工業)一直產生大量的含油廢水，對生態系統造成的巨大威脅。隨著對清潔用水的需求日益增長，以及可用于供水的資源有限，含油污水的處理是一個世界性的難題。由于油水混合物(自由混合物、分散體系或乳化液)是一個多相體系，它的分離本質上是一個界面問題。

最近的研究集中在設計和生產具有特殊潤濕性的新型材料來解決這個問題。特別是，這些分離材料通常表現出與油或水的不同親緣關系。如超疏水性/超親油性、超親水性/水下超疏油性、超親水性/空氣中超親油性。根據分離方法，這些超潤濕材料可進一步分為過濾材料(金屬網，織物，膜)以及吸收材料(泡沫，氣凝膠和海綿)，其中，膜技術由于成本低、操作方便、分離效率高，正經歷著快速的增長。到目前為止，各種類型的具有特殊潤濕性的膜(如聚合物膜、各種金屬網狀膜、碳納米管膜)已經被設計用于油水分離。

聚合物膜一般具有較高的分離效率，但與無機膜相比其穩定性較差；金屬網膜通常表現出較高的通量，但由于其固有的大孔徑，在分離油水乳液方面不太有效；碳納米管膜具有高效率和非凡的機械強度，但成本效益較低，阻礙了其可擴展的生產。

商用三維基片的表面修飾和特殊潤濕材料的三維結構的構建是獲得特殊潤濕膜的主要策略。例如，親水聚多巴胺(PDA)在疏水多孔結構上的原位聚合可以獲得超親水膜，同時，親水聚合物可以直接用靜電紡絲法制備超親水膜。

在過濾材料中，高分子膜由于易于制造、低成本和良好的機械完整性而受到最多的關注，然而，現場的W/O乳液可能具有腐蝕性成分和高溫，膜通常在苛刻的條件下暴露于常規沖洗中，高分子膜由于其較低的耐熱性和耐化學性而受到限制。顯然，在這種情況下，玻璃纖維膜可以是一個很好的替代，因為它們容易改變表面，優越的耐熱性和耐化學性，高的機械強度，可回收性和低成本。實際上，已經有報道說，用于O/W分離的兩性離子接枝玻璃纖維膜，該膜具有表面超親水性，是由甲基丙烯酸酯單體表面引發的ATRP制備的，然而要求嚴格的條件和惰性氣氛，限制了制造規模。在該研究中，Zang等人以氨基化二氧化硅顆粒、十八烷基三氯硅烷進行疏水化處理成功地制造了超級疏水玻璃纖維布。相關結果表明，在超疏水玻璃纖維布上存在二氧化硅和十八烷基三氯硅烷試劑。水接觸角為154°，滑動角為5°，制備的玻璃纖維布具有優異的水油分離性能，分離效率為98％。且克服現在技術中油水分離裝置能耗大、成本高、條件苛刻等問題，但是制備過程比較繁瑣，耐壓性能較差，不適合規模化運用。

發明內容

本發明提供了一種超疏水破乳油水分離膜材料及其制備方法和應用，該超疏水破乳油水分離膜材料的制備方法省時、簡便、成本低，不僅克服了現在技術中油水分離裝置工藝復雜、能耗大、成本高、條件苛刻等問題，而且還具有較好的疏水性、破乳能力以及較強的油水分離能力。

具體技術方案如下：

一種超疏水破乳油水分離膜材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將聚二甲基硅氧烷溶解于有機溶劑中，攪拌均勻后，得到混合溶液；