[發明專利]一種水下超疏油二維納米級云母片油水分離膜及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202011431925.3
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112755805B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 王志寧;杜聰慧
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01D69/02
• 分類號: B01D69/02;B01D67/00;B01D17/022
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 張宏松

本發明涉及一種水下超疏油二維納米級云母片油水分離膜及其制備方法與應用，所述油水分離膜，包括基膜，基膜上負載有聚多巴胺和二維納米云母片，聚多巴胺，通過氫鍵ππ堆疊和靜電作用將二維納米云母片牢牢地固定在基膜表面。本發明利用二維納米云母片的剛性使油水分離膜內構建了規則和直的層間通道，實現了溶劑的高滲透性和油水分離性能，同時剛性材料孔道不易變形有利于長期運行穩定性；二維納米云母的親水性和納米粗糙度賦予膜較高的抗油污性能，有利于維持較穩定的通量和分離性能，有利于膜長期循環使用。

技術領域

本發明涉及一種水下超疏油二維納米級云母片油水分離膜及其制備方法與應用，屬于功能性材料技術領域。

背景技術

近些年，石油泄漏事故頻發，生活污水，石油化工等造成的大量含油廢水的排放，引發了嚴重的環境污染，給人們的生產生活帶來了嚴重影響，使得油水分離問題成為了科學家的研究重點之一。

由于含油污水的成分復雜，與傳統的不混溶的油水混合液相比，表面活性劑穩定的油水乳液更容易形成且更加難以處理，因此實現油水分離較為困難，傳統的含油污水的處理方法有許多，需要根據污水中含油種類及油滴的大小采用不同的分離方法。目前的分離方法主要包括物理法、生物法、化學法、電化學法等，其中物理法分離又包括重力法分離、離心法分離、過濾法分離。傳統處理油水混合物的方法有操作方法簡單、分離效果明顯的優勢，但這些方法普遍存在著分離效率低容易產生二次污染、占地面積大及儀器清洗復雜等缺點，增加了油水分離過程的困難。與傳統分離方法相比，膜分離技術具有能耗低、過程靈活簡單、無相變、單級分離效率高等優勢，逐漸成為當今國內外油水分離研究的熱點和方向之一。

隨著材料科學的發展，近年來基于特殊潤濕性的表面材料研究發展迅速，通過設計材料表面的特殊浸潤性，得到超疏油或者超疏水的分離材料，是油水分離性能的有效手段。當油水混合物接觸超親油膜表面時，油滴迅速在膜表面鋪展并滲透，水因無法潤濕膜表面而截留在膜上無法滲透下去，達到油水分離的目的，但是由于膜的潛在親油性，油滴很容易吸附在膜表面，膜污染嚴重，通量衰減塊，清洗過程中乳化油滴易在膜表面鋪展，造成膜長期重復使用性能差以及二次污染等問題。而制備超親水超疏油膜可有效避免這些問題，該膜在空氣或者水中超疏油，并且對油表現出極低的粘附力，有效防止了油滴的黏附，當含油廢水接觸表面時，水可以源源不斷的往下滲透，而膜表面始終保持超疏油性能，油截留在表面從而達到油水分離的效果，且由于膜的潛在憎油性能，油始終無法污染膜表面，可使得膜抗油污、可重復利用且保持較高的分離效率。因此提供一種環境友好的具有自清潔性質水下超疏油油水分離膜具有重要意義及應用價值。

雖然現有也有一些超疏油油水分離膜的報道，現有油水分離膜使用的改性材料剛性差，在一些外力或腐蝕性基質中表面微結構很容易遭到破壞，導致油水分離性能喪失，因此，現有的分離膜普通存在易受油類污染、重復使用性差、制備成本較高的問題。比如中國專利文獻CN110280145A一種超親水-水下超疏油的改性分離膜、其制備方法及應用。所述制備方法包括：將氧化石墨烯、一維單壁鋁硅酸納米管分散于去離子水中形成混合分散液；以及，使所述混合分散液中的氧化石墨烯、一維單壁鋁硅酸納米管沉積到聚合物微濾膜表面，經干燥后，獲得超親水水下超疏油的改性分離膜，但是該分離膜所用GO價格昂貴、制備復雜且柔性材料孔道易變形不利于長期試驗穩定性。

因此，研制出具有良好穩定性、良好重復使用性和成本低的超疏油油水分離膜，仍是目前迫切需要解決的問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種水下超疏油二維納米級云母片油水分離膜及其制備方法與應用。

本發明利用二維納米云母片的剛性使油水分離膜內構建了規則和直的層間通道，實現了溶劑的高滲透性和油水分離性能，同時剛性材料孔道不易變形有利于長期運行穩定性；二維納米云母的親水性和納米粗糙度賦予膜較高的抗油污性能，有利于維持較穩定的通量和分離性能，有利于膜長期循環使用。

為解決以上問題，本發明是通過以下技術方案實現的：