[發(fā)明專利]一種多功能pH響應(yīng)型的超浸潤(rùn)材料的制備方法及在油水分離中的應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010740473.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN111893766A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 屈孟男;何金梅;劉倩;羅占霞;史樊;彭磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號(hào): D06M15/356
• 分類號(hào): D06M15/356;D06M15/263;D06M11/79;D06M11/44;D06M11/46;D06M14/00;B01D17/022
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

一種多功能pH響應(yīng)型的超浸潤(rùn)材料的制備方法及在油水分離中的應(yīng)用，將硅烷偶聯(lián)劑、含有長(zhǎng)碳鏈的化合物和丙烯酸溶于醇類溶劑中，并加入偶氮二異丁腈，進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到混合液；將預(yù)處理的織物放于混合液中，在攪拌條件下加入無(wú)機(jī)微納米顆粒，超聲分散均勻加入正硅酸乙酯或鈦酸丁酯，于50～60℃下反應(yīng)1.5～2h，得到具有pH響應(yīng)的功能化織物。該材料可用于多種油水混合物的分離，并且能夠收集水里面的油，甚至可以分離不混溶的有機(jī)溶劑。因此，在處理泄漏原油和凈化工業(yè)含油廢水方面有著廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于響應(yīng)型超浸潤(rùn)材料的制備及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多功能pH響應(yīng)型的超浸潤(rùn)材料的制備方法及在油水分離中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著人們生活水平的不斷提高和經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，環(huán)境問題越來(lái)越成為大家關(guān)注的熱點(diǎn)。尤其是溢油事故的頻繁發(fā)生和廢水的胡亂排放，使得油水分離材料日益被需要。然而，在目前來(lái)看，已經(jīng)有大量的油水分離材料被制造且應(yīng)用于實(shí)際生活。而油水分離傳統(tǒng)的分離方法如重力分離，離心分離和電凝法等存在一些缺點(diǎn)如成本高，分離效率低和能耗高，以至于不能滿足人們的需要。

目前，為了能夠按需分離不同類型的油水混合物，研究者受荷葉以及魚鱗生物的啟發(fā)，已經(jīng)研究了大量具有特殊潤(rùn)濕性的超浸潤(rùn)材料，并且發(fā)現(xiàn)對(duì)解決油水分離問題有很重要的作用。根據(jù)潤(rùn)濕性的不同，超浸潤(rùn)材料被分為三種類型，即去除水材料，去除油材料，以及具有特殊潤(rùn)濕性的可切換智能材料。而就前兩種分離材料來(lái)看，只能用于簡(jiǎn)單的兩相油水混合物的分離，這導(dǎo)致其在實(shí)際生活中的應(yīng)用受到了限制。對(duì)于復(fù)雜的多種油水混合物，具有特殊潤(rùn)濕性的智能材料更加被適用由于其可以根據(jù)外部的刺激改變其潤(rùn)濕性(超疏水/超親油性和超親水/水下超疏油性的可逆轉(zhuǎn)化)用于按需的油水分離。

除此以外，在化學(xué)，醫(yī)療和食品工業(yè)中，不同有機(jī)溶劑的分離也被認(rèn)為是頗為重要的，它在回收資源，純化產(chǎn)品和保護(hù)環(huán)境方面非常被需要。近年來(lái)，對(duì)于油水分離材料的應(yīng)用，不應(yīng)該局限于簡(jiǎn)單的油水混合物的分離，可以開發(fā)該材料在其他方面的應(yīng)用如有機(jī)溶劑的分離。設(shè)想一下，不管是在化工生產(chǎn)過程中還是人們的日常生活中，當(dāng)油水混合物被分離后，所得到的油相可能不止一種，如果進(jìn)一步能夠?qū)⒋擞拖嗤ㄟ^制備的材料再次分離開來(lái)，這不僅對(duì)后期的處理提供了便利，而且節(jié)省了大量的時(shí)間，簡(jiǎn)化了操作過程，減少了能耗。然而，到目前來(lái)看，很少有報(bào)道將油水分離的材料用于有機(jī)溶劑的分離。正是因?yàn)檫@樣，多功能的pH響應(yīng)型材料應(yīng)該被進(jìn)一步開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提供一種多功能pH響應(yīng)型的超浸潤(rùn)材料的制備方法及在油水分離中的應(yīng)用。該方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，不需要苛刻的反應(yīng)條件和復(fù)雜的反應(yīng)設(shè)備，直接使用成本低廉的織物為基準(zhǔn)原料，通過簡(jiǎn)單的操作步驟，溫和的反應(yīng)條件便可得到pH響應(yīng)的多功能超浸潤(rùn)材料，并且該材料能夠進(jìn)行原位及非原位pH響應(yīng)，在超親疏性間可多次轉(zhuǎn)換。另外，該材料也可用于有機(jī)溶劑的分離。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種多功能pH響應(yīng)型的超浸潤(rùn)材料的制備方法，將硅烷偶聯(lián)劑、含有長(zhǎng)碳鏈的化合物和丙烯酸溶于醇類溶劑中，并加入偶氮二異丁腈，進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到混合液；將預(yù)處理的織物放于混合液中，在攪拌條件下加入無(wú)機(jī)微納米顆粒，超聲分散均勻加入正硅酸乙酯或鈦酸丁酯，于50～60℃下反應(yīng)1.5～2h，得到具有pH響應(yīng)的功能化織物。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三甲氧基硅烷或3-(三甲氧基硅烷)丙基丙烯酸酯。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，含有長(zhǎng)碳鏈的化合物為甲基丙烯酸十三烷基酯、甲基丙稀酸十二烷基酯或甲基丙稀酸十六烷基酯。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，醇類溶劑為乙醇或甲醇；

硅烷偶聯(lián)劑、含有長(zhǎng)碳鏈的化合物和丙烯酸的質(zhì)量比為(0.25～0.28):(0.28～0.30):(0.30～0.32)。