[發明專利]一種超疏水性二維抗污染破乳油水分離膜材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110337284.3
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113058439A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 方蔣棟;何鋒;萬武波;楊德志;黃賢亮;陳鵬
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/02;B01D71/04;C02F1/44;C02F101/32
• 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性二維抗污染破乳油水分離膜材料及其制備方法和應用，該材料的制備方法包括：先將碳納米管分散于有機溶劑中，再加入聚二甲基硅氧烷，得到混合溶液；采用抽吸方式將混合溶液濾過玻璃纖維濾膜，至膜材料完全負載上混合溶液中碳納米管，進行高溫固化處理后，得到超疏水性二維抗污染破乳油水分離膜材料。本發明將碳納米管負載至玻璃纖維濾膜材料中，提供豐富微觀結構，在低表面能甲基三氯硅烷修飾下，得到的改性材料表現出超疏水性，具有破乳功能；與此同時在優異疏水性能基礎上，表現出很好自清潔能力，具有廣闊應用前景。

技術領域

本發明涉及環境保護和油品回收技術領域，尤其涉及一種超疏水性二維抗污染破乳油水分離膜材料及其制備方法和應用。

背景技術

有著“工業的血液”美稱的石油已然成為當今人類不可或缺的能源之一。然而，石油在開采和運輸過程中會產生大量含油廢水，嚴重污染生態環境。此外，皮革、印染、化工等行業每天都會產出大量含油廢水。含油廢水高效處理達標排放，離不開高效的回收處理技術。當前，傳統含油廢水處理方法主要包括：重力分離、過濾、離心、燃燒、物理吸附、化學分離以及生物降解等，這些方法普遍存在除油效率低、成本高、易造成二次污染等問題。亟需研究一種新型的高效無污染的去油材料與去油技術。

隨著研究的交叉與深入，科學家發現，仿生浸潤性材料具有特殊界面結構，能很好處理含油廢水。這種材料用于油水分離，是一種高效可行的除油方案。當前，主要有疏水親油和親水疏油兩類特殊浸潤性仿生材料被成功地設計、制造并應用于油水分離領域。親油疏水材料由于表面特殊結構，能透油不透水，實現油和水的分離，達到處理油污染目的。這是基于在材料表面構造合適的粗糙度以及在具有粗糙結構的材料表面修飾低表面能化學物質這兩原則，材料得以有親油疏水特性。

玻璃纖維作為一種無機材料，由于其優異的耐高溫、電絕緣、耐腐蝕性能以及極高的拉伸強度，被廣泛應用于化學、航天、建筑等行業。而玻璃纖維易加工成膜的特點，使其在水處理鄰域具有較好應用前景。加工得到的玻璃纖維濾膜，由于其特殊的線性微觀結構，以及極小的孔徑，可對乳化油進行切割，實現破乳。若對玻璃纖維濾膜加以親疏水改性，得到的改性材料將具有極好的油水分離能力，可以解決當前乳化油難以處理問題。

當前，國內外大量學者對玻璃纖維濾膜改性開展研究。常見的膜材料改性方式主要包括表面接枝和表面涂覆的膜表面改性以及共混或共聚的膜基體改性。Kang利用多巴胺在玻璃纖維膜表面自聚形成聚多巴胺薄膜的特征，在PDMS修飾作用下，制備得到超疏水超親油改性玻璃纖維基復合膜材料，水接觸角超過152°，此外具有良好乳液分離效率和吸附染料能力。

發明內容

本發明提供了一種超疏水性二維抗污染破乳油水分離膜材料及其制備方法和應用，該超疏水性二維抗污染破乳油水分離膜材料具有較好的疏水性、自清潔性、破乳能力以及較強的油水分離能力。

具體技術方案如下：

一種超疏水性二維抗污染破乳油水分離膜材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將碳納米管和聚二甲基硅氧烷分散溶解于有機溶劑中，攪拌均勻后，得到混合溶液；

所述混合溶液中碳納米管的質量濃度為0.1-1‰，聚二甲基硅氧烷的質量濃度為0.8～1.2％；

(2)采用抽吸方式將所述混合溶液濾過玻璃纖維濾膜，至膜材料完全負載上混合溶液中的碳納米管；

(3)取出步驟(2)負載后的玻璃纖維濾膜，自然干燥后，除去有機溶劑，再進行固化處理，得到超疏水性二維抗污染破乳油水分離膜材料。