[發明專利]一種具有梯度結構的超親水納米纖維膜高效處理水包油乳化液的方法

有效

• 申請號: 202011601659.4
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112777689B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 彭開銘;張佳路;黃翔峰;劉婉琪;熊永嬌;李樂雪;鄭維偉;賀夢凡;劉佳;陸麗君
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F1/44
• 分類號: C02F1/44;B01D71/42;B01D69/12;D01D5/00;D04H1/728;D04H1/43
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 余瑩

1.一種具有梯度結構的超親水納米纖維膜高效處理水包油乳化液的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)選取500目不銹鋼網，依次使用丙酮、乙醇、蒸餾水超聲5min，干燥備用，作為靜電紡絲滾軸上的接收基質；

(2)分別將聚丙烯腈粉末溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，在室溫條件下500rpm磁力攪拌12h，配制成具有第一濃度的溶解有聚丙烯腈的N,N-二甲基甲酰胺的靜電紡絲工作液和第二濃度的溶解有聚丙烯腈的N,N-二甲基甲酰胺的靜電紡絲工作液，所述第一濃度靜電紡絲工作液中聚丙烯腈的濃度為8％，第二濃度靜電紡絲工作液中聚丙烯腈的濃度為3％～3.5％；

(3)使用靜電紡絲機將第一濃度靜電紡絲工作液紡織于所述接收基質上，得到具有第一濃度靜電紡絲工作液膜面的接收基質；

(4)使用靜電紡絲機將所述第二濃度靜電紡絲工作液紡織于所述步驟(3)得到的具有第一濃度靜電紡絲工作液膜面的接收基質上，得到具有梯度結構的超親水納米纖維膜；

(5)將膜面直徑為35mm的所述步驟(4)得到的超親水納米纖維膜置于死端過濾裝置中，將200mL蒸餾水倒入濾杯，使液體僅在重力作用下浸潤并透過所述超親水納米纖維膜的膜面；

(6)將20mL水包油乳化液倒入濾杯，使所述水包油乳化液在1.0kPa～5.0kPa真空抽濾的低負壓驅動下過濾，進行油水分離；

(7)取出油水分離后的超親水納米纖維膜，僅在清水中浸泡數秒后再簡單沖洗1～3次，清洗后的超親水納米纖維膜被直接重復所述步驟(5)～(6)過濾所述水包油乳化液。

2.根據權利要求1所述的一種具有梯度結構的超親水納米纖維膜高效處理水包油乳化液的方法，其特征在于，所述步驟(3)中靜電紡絲機的工作電壓為25kV，滾軸轉速50rpm，噴絲針頭掃描路徑長度為200mm，針頭距離滾軸20cm，供液速度1.0mL/h，紡絲時間為4h。

3.根據權利要求1所述的一種具有梯度結構的超親水納米纖維膜高效處理水包油乳化液的方法，其特征在于，所述步驟(4)中所述靜電紡絲機的工作電壓為25kV，滾軸轉速50rpm，噴絲針頭掃描路徑長度為200mm，所述針頭距離滾軸20cm，供液速度1.0mL/h，紡絲時間為4h。

4.根據權利要求1所述的一種具有梯度結構的超親水納米纖維膜高效處理水包油乳化液的方法，其特征在于，所述具有梯度結構的超親水納米纖維膜具有由外至內的第一層纖維膜和第二層纖維膜，孔徑分布范圍在0.4μm～1.3μm，所述第一層纖維膜為由第二濃度靜電紡絲工作液紡織于所述具有第一濃度靜電紡絲工作液膜面的接收基質形成的包含紡錘體和珠球的納米纖維膜；所述第二層纖維膜為由第一濃度靜電紡絲工作液紡織于所述不銹鋼網接收基質形成的納米纖維膜，所述第一層纖維膜具有微納多級粗糙結構；所述具有梯度結構的超親水納米纖維膜厚度為20.28±1.00μm，所述第一層纖維膜的膜層厚度為1.3μm～1.9μm，所述第二層纖維膜的膜層厚度為17.1μm～20.0μm。

5.根據權利要求4所述的一種具有梯度結構的超親水納米纖維膜高效處理水包油乳化液的方法，其特征在于，所述第一層纖維膜中的紡錘體寬度為100nm～500nm，長度為1μm～2μm，所述第一層纖維膜中的珠球直徑為1μm～2μm；所述第一層纖維膜微納多級粗糙結構的表面粗糙度Ra范圍在21nm～50nm之間。

6.根據權利要求4所述的一種具有梯度結構的超親水納米纖維膜高效處理水包油乳化液的方法，其特征在于，所述第一層纖維膜的纖維直徑為40nm～150nm，孔徑范圍為0.4μm～0.7μm。

7.根據權利要求4所述的一種具有梯度結構的超親水納米纖維膜高效處理水包油乳化液的方法，其特征在于，所述具有梯度結構的超親水納米纖維膜具有超親水和水下超疏油特性，所述超親水納米纖維膜的水接觸角為16°～28°，且水滴在5s后完全浸潤滲透所述超親水納米纖維膜，此時水接觸角為0°；所述超親水納米纖維膜的水下油接觸角為165°～180°，并在10分鐘后仍保持大于165°的超疏油狀態；純水過濾通量在5000LMH～6600LMH，抗油侵入壓5kPa～10kPa。