[發(fā)明專利]一種用于油水分離的全纖維素復(fù)合紙及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110238568.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN113005815A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳偉兵;奚建鋒;蔣珊;樓燕玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): D21H27/08
• 分類號(hào): D21H27/08;D21H17/15;D21H17/66;D21H19/10;D21H21/52;D21H17/25;C02F1/40
• 代理公司: 北京和信華成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 郝亮

本發(fā)明公開了一種用于油水分離的全纖維素復(fù)合紙及其制備方法和應(yīng)用，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。該制備方法具體為：采用在濾紙基底上涂覆納米纖維素凝膠層構(gòu)筑具有雙層結(jié)構(gòu)的復(fù)合紙，通過酸化和溶劑交換的方式對(duì)納米纖維素分散液進(jìn)行緩慢凝膠化過程以調(diào)控阻隔層孔徑結(jié)構(gòu)，以多元羧酸(或酸酐)為交聯(lián)劑和功能化試劑，提高復(fù)合紙的濕強(qiáng)度和表面親水性，該復(fù)合紙的濕抗張強(qiáng)度最高可達(dá)到27.2N·m/g，在水下對(duì)油滴的接觸角均可達(dá)到150°以上，具備了水下超疏油性能，油水分離效率可達(dá)99％以上。本發(fā)明提供的油水分離的全纖維素復(fù)合紙的制備方法材料簡(jiǎn)單，易于制造，綠色環(huán)保，油水分離效率高，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種用于油水分離的全纖維素復(fù)合紙及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著以石油為基礎(chǔ)的能源工業(yè)的快速發(fā)展，含油廢水問題越來越嚴(yán)重。分散在水中的主要油污染物是不飽和烴和脂肪酸甘油酯，它們對(duì)周圍生態(tài)平衡和海洋生態(tài)環(huán)境造成了極大的危害。一般來說，油水混合物主要有四種類型：浮油、分散油、乳化油和溶解油。其中，表面活性劑穩(wěn)定的乳化油非常穩(wěn)定，難以分離。傳統(tǒng)的油水分離技術(shù)，如重力沉積、離心、過濾、氣浮和電化學(xué)，存在效率低、油水分離不完全的缺點(diǎn)。因此，需要更多的努力來尋找高效、低成本的乳化油分離方法。

隨著膠體和界面科學(xué)的發(fā)展，基于固體表面的潤(rùn)濕特性和表面粗糙度制備了許多超潤(rùn)濕性材料。2011年，Jiang等首次在不銹鋼網(wǎng)表面涂覆親水聚丙烯酰胺(PAM)水凝膠，構(gòu)建了超親水性和水下超疏油表面(Xue Z,Wang S,Lin L,et al.Advanced Materials,2011,23(37):4270-4273)。不銹鋼網(wǎng)對(duì)油水混合物具有優(yōu)異的分離性能。由于水的密度通常高于油的密度，因此在超親水/水下超疏油材料表面會(huì)形成水化層。這可以防止油滴污染材料，并在油水分離過程中提供材料的防污性能。

膜分離技術(shù)具有分離效率高、操作流程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。各種材料可以選擇性地分離油或水，如CN104607060A采用非溶劑致相分離法制備聚偏氟乙烯膜，并經(jīng)化學(xué)處理后得到高抗油污染油水分離膜。Liu等采用聚電解質(zhì)改性玻璃纖維制備出可用于油水混合物分離玻璃纖維膜(Liu Q,Patel A A,Liu L.Acs Applied MaterialsInterfaces,2014,6(12):8996-9003)。然而，在表面活性劑穩(wěn)定的乳化油分離中，不經(jīng)任何處理的單層膜分離效率相對(duì)較低。為了提高分離性能，人們開發(fā)了具有層次結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜。大多數(shù)復(fù)合膜，如聚丙烯腈(Wang Z,Ma H Y,Hsiao B S,et al.Polymer,2014,55(1):366-372.)、聚乙烯醇(Liu MJ,Liu X L,Ding C M,et al.Soft Matter,2011,7(9):4163-4165.)、聚吡咯(Hou D Y,Ding C L,Li K L,et al.Desalination,2018,428:240-249.)等都為石油化工類膜。近年來，由于紙基材料具有低成本、綠色和制作方法簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，使其成為石油化工類膜的替代品。但是，紙基材料濕強(qiáng)度的提高和孔徑的調(diào)節(jié)仍然是挑戰(zhàn)。因此，用一種簡(jiǎn)單、綠色的方法制備高強(qiáng)度、調(diào)節(jié)孔結(jié)構(gòu)的紙基油水分離復(fù)合材料顯得尤為重要。納米纖維素具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、親水性以及易于改性的特點(diǎn)。由此可見，紙基材料結(jié)合納米纖維素構(gòu)筑的全纖維素復(fù)合紙?jiān)谟退蛛x領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于油水分離的全纖維素復(fù)合紙，特別是用于表面活性劑穩(wěn)定的乳化油分離。本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于提供所述油水分離的全纖維素復(fù)合紙的制備方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種用于油水分離的全纖維素復(fù)合紙的制備方法，包括如下步驟：

以濾紙為基底，涂覆納米纖維素分散液并干燥熟化，即得到用于油水分離的復(fù)合紙。

所述用于油水分離的全纖維素復(fù)合紙的制備方法，具體步驟為：