[发明专利]一种超亲水性油水分离滤纸及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超亲水性油水分离滤纸及其制备方法，属于有机无机复合功能材料技术领域。

背景技术

生产生活含油污水的大量排放和海上原油泄漏事故的发生，对油水分离技术和材料提出了更高的要求。含油废水主要来自石油开采、原油泄漏、船舶压舱水以及化工、钢铁、食品、纺织、机械加工等行业。向环境中排放的含油污水，破坏生态平衡，危害人类健康，因此对含油污水进行油水分离，有利于水的净化，通过油水分离也可以去除成品油中的水分等杂质，提高油品质量。

利用材料的特殊浸润性对油和水的不同界面作用来实现油水分离，已经成为推动油水分离技术发展的重要突破口，与传统的油水分离材料相比，具有特殊浸润性的油水分离材料具有高效性和高选择性。目前，具有特殊浸润性的油水分离材料主要包括除油和除水两类。利用超疏水的特殊润湿性，可以使油顺利通过而水完全不通过，从而有效分离油水混合物，迄今有不少研究将超疏水应用于油水分离，中国专利CN1387932A、CN1721030A、CN101518695A和CN101708384A中公开了具有超疏水与超亲油功能的油水分离网膜及其制备方法。同样，利用超亲水的特殊润湿性，可以使水顺利通过而油完全不通过，实现油水混合物的有效分离，中国专利CN105413236A、CN102974226A、CN105056770A、CN103893999A公开了具有超亲水与超疏油功能的油水分离网膜及其制备方法。

在保持高油水分离效率的前提下，利用通用材料，简化工艺过程，提高稳定性，降低造价，实现油水分离材料的大规模制备与应用是该领域的发展方向。与金属网膜或其他硬质材料相比，纸基材料具有柔软、易成形等优点，用于油水分离材料的制备具有独特优势，但以纸制品为基底材料制备超疏水材料用于油水分离的报道不多。Wang Suhao等(Appl.Mater.Inter.，2010，2，677-683)利用聚苯乙烯将二氧化硅纳米粒子粘附在普通滤纸表面，制备的超疏水/超亲油滤纸可清除水面漂浮的油污。中国专利CN102225273A公开了一种超疏水超亲油纸基分离材料的制备方法，利用硅烷化试剂对二氧化硅纳米粒子溶胶进行改性，将滤纸浸泡其中自然晾干，得到超疏水亲油纸基分离材料。而以纸基材料制备超亲水材料的报道更少，中国专利CN104492276A公开了一类用于强酸、强碱、高盐环境下的油水分离膜的制备方法，以滤纸为可支撑多孔基底，将其与含羟基的亲水性聚合物共交联，得到具有多重网络结构的水凝胶包覆的滤纸网膜。上述油水分离膜的制备方法普遍存在工艺复杂、步骤繁琐等问题，同时在分离材料重复利用和处置方面造成一定的环境污染，因此寻求简单快捷、经济环保的方法制备超亲水油水分离材料具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种超亲水性油水分离滤纸及其制备方法。

本发明所述超亲水性油水分离滤纸的制备方法，是采用浸涂法，将滤纸浸渍于由纳米二氧化硅颗粒、硅烷偶联剂、催化剂、无水乙醇和去离子水均匀混合的溶液中，超声分散，然后取出自然晾干，即制得超亲水性油水分离滤纸；

其特征在于：

所述滤纸为平均孔径为1～50微米的普通中速定性或定量滤纸；

所述的混合溶液是按重量比计，将纳米二氧化硅颗粒:硅烷偶联剂:催化剂:无水乙醇:去离子水为1～5:1～5:1～5:50～200:1～5进行均匀混合制成；其中：

所述的纳米二氧化硅粒径为40～60纳米；

所述硅烷偶联剂的化学结构式为RSi(OR₁)₃，其中R为-CH₂CH₂CH₂(OCH₂CH₂)_nOH或-CH₂CH₂CH₂(OCH₂CH₂)_nOCH₃，n＝1～200；R₁为-O(CH₂)_mCH₃，m＝0～9；

所述的催化剂是酸性催化剂盐酸、硫酸、甲酸、乙酸、乳酸中的一种或其几种任意体积比的混合物，或是碱性催化剂氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、乙胺、乙二胺、三乙胺中的一种或其几种任意重量比的混合物；

所述超声分散的方法是：先将混合溶液超声分散30～60分钟，再将滤纸浸渍其中，继续超声分散3～5分钟。