[發(fā)明專(zhuān)利]可再生的碳纖維超親水/超疏油材料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210767531.8
• 申請(qǐng)日: 2022-07-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115012205A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李婉怡;宋海亮;趙琳;梁佳妮;劉炳旭;宋昊陽(yáng);王賀仟;方昱;田牧鴿;段宗范
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): D06M11/46
• 分類(lèi)號(hào): D06M11/46;D06M10/00;B01D17/022;D06M101/40
• 代理公司: 西安弘理專(zhuān)利事務(wù)所 61214
• 代理人: 弓長(zhǎng)

本發(fā)明公開(kāi)了可再生的碳纖維超親水/超疏油材料的制備方法，具體為：步驟1，對(duì)碳纖維表面依次進(jìn)行酸化、活化；步驟2，制備CTO感光溶膠；步驟3，將碳纖維浸漬在CTO感光溶膠中，超聲、離心、干燥，得到表面包覆CTO凝膠層的碳纖維；步驟4，將表面包覆CTO凝膠層的碳纖維進(jìn)行紫外低溫輻照光化學(xué)反應(yīng)，得到CTO陶瓷層包覆的碳纖維。本發(fā)明制備的CTO陶瓷層包覆的碳纖維，不僅具有超親水/超疏油的特性，還可應(yīng)用于水油混合物的分離，具有分離通量高、可連續(xù)分離作業(yè)以及再生循環(huán)的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于油水分離材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及可再生的碳纖維超親水/超疏油材料的制備方法。

背景技術(shù)

石油開(kāi)采、化工、食品加工和機(jī)械裝備等行業(yè)每天都會(huì)產(chǎn)生大量的含油廢水，如果這些水油混合物未經(jīng)處理就排入水域，將直接影響我們的生態(tài)環(huán)境。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，高性能水油分離材料的研制和新型水油分離技術(shù)的開(kāi)發(fā)已成為當(dāng)前材料及環(huán)保領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前水油分離材料分為超疏水/超親油特性的“親油”型材料和超親水/超疏油特性的“除水”型材料兩種類(lèi)型。但“親油”型水油分離材料的孔道易被油類(lèi)污染物堵塞，造成膜、銅網(wǎng)、無(wú)紡布等“親油”型水油分離材料在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，其通量及分離效率會(huì)顯著下降；“除水”型水油分離材料具有超親水/超疏油特性，其超疏油性可以防止材料孔道被油污堵塞，其通量受影響程度較小。然而，目前關(guān)于“除水”型水油分離材料報(bào)道并不多。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供可再生的碳纖維超親水/超疏油材料的制備方法，不僅具有超親水/超疏油的特性，還可應(yīng)用于水油混合物的分離，具有分離通量高、可連續(xù)分離作業(yè)以及再生循環(huán)的特點(diǎn)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，可再生的碳纖維超親水/超疏油材料的制備方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1，對(duì)碳纖維表面依次進(jìn)行酸化、活化；

步驟2，制備鈷離子摻雜氧化鈦(CTO)感光溶膠；

步驟3，將步驟1處理的碳纖維浸漬在步驟2制備的CTO感光溶膠中，超聲、離心、干燥，得到表面包覆CTO凝膠層的碳纖維；

步驟4，將步驟3得到的表面包覆CTO凝膠層的碳纖維進(jìn)行紫外低溫輻照光化學(xué)反應(yīng)，得到CTO陶瓷層包覆的碳纖維。

本發(fā)明的特征還在于，

步驟1中，酸化的具體過(guò)程為：將碳纖維放入質(zhì)量濃度為15％的硝酸溶液中浸泡，浸泡時(shí)間不小于6h，取出用蒸餾水清洗至水溶液呈中性，隨后在烘箱中干燥。

步驟1中，活化的具體過(guò)程為：室溫下，對(duì)酸化后的碳纖維進(jìn)行紫外輻照，輻照時(shí)間不小于2h，紫外光的波長(zhǎng)范圍為184nm～254nm。

步驟2的具體過(guò)程為：室溫下，將苯甲酰丙酮、無(wú)水乙醇、鈦酸四丁酯和六水合硝酸鈷混合，磁力攪拌3～6h，靜置陳化不小于12h，即得CTO感光溶膠。

CTO感光溶膠濃度為0.1～1mol/L；

苯甲酰丙酮與鈦酸四丁酯的摩爾比為1～2：2；

六水合硝酸鈷的質(zhì)量為鈦酸四丁酯質(zhì)量的1.5～5％。

步驟3中，超聲時(shí)間為10～20min，離心速率為500～1000r/min，離心時(shí)間為10～30min，干燥溫度為50～100℃。

步驟4中，紫外低溫輻照光化學(xué)反應(yīng)的條件為：加熱溫度為80～160℃，加熱的同時(shí)進(jìn)行紫外光輻照，紫外光的波長(zhǎng)范圍為184nm～254nm，時(shí)間為1～6h。

本發(fā)明的有益效果是，

(1)本發(fā)明提供一種可再生的碳纖維超親水/超疏油材料的制備方法，采用簡(jiǎn)單的浸漬法和紫外低溫輻照光化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了CTO陶瓷層在碳纖維表面的低溫沉積，涂層均勻致密，并賦予碳纖維超親水/超疏油的特性；