[发明专利]一种油水分离材料及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种油水分离材料及该材料的使用方法。

背景技术

超疏水超亲油材料对油和水有着不一样的润湿性质，可以彻底分离水和油的混合物，因此可应用于油水分离系统中。目前，油水分离系统中应用的超疏水超亲油材料主要有海绵，不锈钢网、纤维布等。中国专利CN201510696202（一种基于单组份聚氨酯制备超疏水超亲油网布材料的方法）公开了利用浸涂方法制备超疏水超亲油功能的网布，虽然网布具有疏水性质，但进行油水分离时需要借助工具及设备支撑网布，使用起来比较麻烦，而且增加系统体积，另外，网布涂层上的小分子易丢失，表面结构容易被破坏，所以网布的耐久性不高，不利于长期使用。专利CN201510483892（一种由蜡烛灰辅助的超疏水超亲油油水分离网膜及其制备方法和应用）公开了在铜网上利用电化学沉积的方法制备超疏水超亲油表面的技术，该专利制备的涂层与基材结合力不好，表面粗糙结构容易被破坏，导致油/水分离耐久性不高。专利CN201510656105（一种超疏水超亲油海绵材料的制备方法与应用）涉及一种超疏水超亲油海绵的制备方法。因其对油的吸收量和有机溶剂的通量有限，且海绵的力学强度也不足，导致其处理量和分离效率难以达到工程应用的要求。

因此，设计一个使用方便、超疏水超亲油性能持久、不容易被破坏的油水分离材料，并且利用该材料建立一个处理量大、分离效率高的油（有机物）水分离系统，在实际应用中有着重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种的油水分离材料，该材料的超疏水超亲油性能持久，不易被破坏，使用方便。

本发明的另一个目的是提供该材料的使用方法，按照该方法建立的油水分离系统，处理量大，分离效率高。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种油水分离材料，由基体及附着于基体表面的涂层组成，所述基体材料为泡沫镍、泡沫铜或泡沫钛中的一种；形成所述基体表面涂层的乳液，按照重量份计算，其组成为：

改性树脂80-98，

有机溶剂60-100，

低表面能物质0.01-5，

纳米粒子1.99-18，

所述改性树脂，是在聚氨酯PU、聚偏氟乙烯PVDF、氟化乙烯丙烯共聚物FEP、聚四氟乙烯PTFE、聚苯硫醚PPS中，选取若干种，加入硅烷偶联剂，再加入凹凸棒石粘土、分子筛、粉煤灰、滑石粉中的一种或多种，经过球磨而获得；上述树脂与无机填料的重量份数比为9-12:1，树脂与硅烷偶联剂的重量份数比为100:1-3；

所述有机溶剂为乙酸乙酯、乙醇、正己烷中的一种或多种的混合；

所述低表面能物质为聚二甲基硅氧烷PDMS、全氟辛基三乙氧基硅烷中的一种或两种的混合；

所述纳米粒子为纳米二氧化硅、碳纳米管、纳米碳化硅中的一种或多种的混合。

优选树脂与无机填料的重量份数比为10:1。

上述油水分离材料的制备方法是：

（1）基体表面预处理；

（2）形成所述涂层的乳液的制备

将改性树脂、低表面能物质及纳米粒子加入到有机溶剂中后进行超声处理，直至粉末完全分散到溶剂中；

（3）基体表面涂层的制备

将步骤（2）乳液均匀涂覆于基体表面，然后进行常温或加热固化。

上述油水分离材料的使用方法是：

将油水分离材料制作成具有连接口的容器，容器的连接口与泵的入口固定连接，容器置于油水混合物或有机物与水的混合物中，泵的出口连接收集槽。

本发明的有益效果：

（1）本油水分离材料制备过程中，低表面能物质和改性树脂发生微相分离，改性树脂向下沉积，提高了涂层与泡沫金属的粘接力。低表面能物质向上迁移，降低了涂层的表面能。无机填料与纳米粒子相结合，提供了超疏水表面的纳微结构，使其具有超疏水超亲油的性质；

（2）本发明材料使用方法，不仅可以分离油水混合物，还可以分离重于水的有机物。油（有机物）水分离系统在连续分离7天内还等保持很好的疏水性，分离效率非常高，分离工作量能达到自身重量的万倍以上。在分离过程中不会污染油（有机物），而且性能稳定，在不使用时也不会发生质变，不会影响其使用；

（3）由于本发明提供的油水分离材料制备工艺简单，只需要一步简单的喷涂，涂层厚度可控，不需要任何复杂的设备，原料来源广泛，生产周期短。所有原材料和溶剂都是无毒或低毒的，在制备的过程中，没有与其他化学品的直接接触的过程，就算发生直接接触也不会对人身安全产生明显的影响。

附图说明