[發明專利]一種溫敏型可切換乳液型油水分離膜的制備方法與應用

有效

• 申請號: 202210579163.4
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN114832647B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 李一鳴;陳秀平;張丹;關軼豪;董麗美;包木太
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: B01D71/10
• 分類號: B01D71/10;B01D71/02;B01D69/12;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

本發明涉及一種溫敏型可切換乳液型油水分離膜的制備方法，該方法利用粗的CNF纖維增加MnO₂納米線之間的孔隙，利用PVDF增加膜的韌性提高機械強度，通過接枝PNIPAM實現膜的溫敏可切換潤濕性能。本發明得到的溫敏型可切換乳液型油水分離膜對于不同粘度的油所制備的乳液都具有較高的分離通量和分離效率，同時膜具有較高的機械強度，較好的循環使用性能。

技術領域

本發明涉及一種溫敏型可切換乳液型油水分離膜的制備方法與應用，屬于油水分離膜制備應用技術領域。

背景技術

石油的勘探、開采、提煉、儲備、運輸和使用等過程中，由于技術缺陷、操作失誤及意外事故等原因，導致油類泄露，從而產生了大量的含油廢水。油類泄露不僅產生了巨大的經濟損失，同時帶來了許多環境問題。

目前，油水分離的技術主要包括物理法、化學法和生物法。物理法是指通過物理措施吸收油類再將其分離回收的方法，主要包括圍油欄、撇渣法、過濾法和吸附等。物理法可以很好的控制溢油造成的污染，回收利用泄漏的油類，不會造成二次污染，通常優先考慮使用，但是該方法不適用于乳化油；化學法可分為燃燒法和化學藥劑法。燃燒法是將助燃劑灑在浮油表面將其直接點燃，該方法雖然操作簡單、快速、成本低，但是浪費了能源，也會造成二次污染。化學藥劑法是利用化學藥劑改變油類性質，實現油類的清理、分解或回收，但是成本相對較高。生物法主要是利用微生物對油的生物降解能力，無二次污染，環境友好，但是周期長、見效慢、穩定性差，分解能力相對較低，對海域環境要求高，適合小型油污環境的處理。因此，在油水分離領域迫切需要開發一些新型的分離技術和材料，以達到綠色、高效、低成本和選擇性處理各種形式存在的油污。

與傳統技術相比，響應型特殊可濕性材料為可控油水分離提供了一種智能、便捷的分離方法，也引起了廣大科研工作者的關注。然而，響應型特殊可濕性材料的制備仍然是一個新的領域，包含著許多未知和挑戰等著我們去發現和探索。智能型油水分離材料在主要包括pH響應型、熱響應型、電響應型等。其中在所有這些刺激響應性材料中，pH響應性材料更便于操作，并且根據水性介質的pH變化通過質子化和去質子化來實現潤濕性切換。這類材料工作的原理主要基于羧基、吡啶和叔胺基的酸堿反應。如，Guo等人(ACSAppl.Mater.Interfaces,2020,12(16),19130.)通過沉積銀納米粒子，然后用巰基乙醇溶液對其進行改性，制備了具有超親水-超疏水-超親水潤濕性轉換的智能雙轉化pH響應海綿。熱響應型可濕性分離材料主要是通過調整表面不同溫度，實現不同的潤濕性。Ou等(Environ.Sci.Technol.,2016,50(2),906.)報道了PNIPAm包覆的聚氨酯微纖維膜，從而形成了可用于油水分離領域的熱響應性3D?PU材料。當溫度低于聚丙烯酰胺的低臨界溶液溫度(LCST)～32℃時，產物在空氣中表現出超疏水性，在水中表現出超疏油性。當海綿停留在高于LCST的45℃時，其在空氣中表現出疏水性，在水下表現出超親油性。兩面具有不同潤濕行為的膜為Janus膜；Feng等人(J.Mater.Chem.A,2019,7(9),4941-4949.)為了實現可控、穩定、高效的乳液分離，采用簡單的浸漬-噴涂方法制備了聚苯胺-二氧化硅納米粒子修飾的Janus膜。PANI聚合物和SiNPs在基底的兩面修飾，就像中國太極中的陰陽，性質相反但互補。聚苯胺涂層表面是超親水的，具有水下超親油潤濕性，面朝上時可以分離水包油乳液(包括不同離子類型和海水原油乳液)。這種材料能夠通過疏水性和親水性的結合實現可控的油/水分離；上述響應型特殊可濕性材料均存在通量低、分離效率慢的問題，并且有的制備繁瑣、成本高。

綜上，目前在復雜體系的廢水處理中，特別是同時處理不同形式的油水污物，存在以下技術難題：通量低、分離效率慢、制備繁瑣、成本高，且加工剩余物對環境會造成二次污染，同時還能處理多種形式的乳液。因此，設計一種通量高、分離效率高、制備簡單、成本低的智能可切換膜實現既能分離油包水乳液，又能分離水包油型乳液，具有重要的研究價值和廣闊的應用前景。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種溫敏型可切換乳液型油水分離膜的制備方法與應用。