[发明专利]一种用于油水乳液分离的聚丙烯腈仿生薄膜的制备方法

说明书

本发明属于仿生薄膜制备技术领域，特别涉及用聚丙烯腈粉制备效率高、流速快、抗污能力强的超滤膜的方法。本发明包括了支撑体的清洗、聚合物溶液的制备、非溶剂的制备、膜的制备等步骤。所得薄膜表面在空气中对水的接触角小于1°，在水下对油的接触角大于150°、滚动角小于5°。同时所制备的薄膜能快速有效的分离多种水包油乳液。本发明制备工艺简单，原料易得，成本低廉，适合大面积制备，适用于自来水厂，化工厂，污水处理厂等场合。

技术领域

本发明属于仿生薄膜制备技术领域，特别涉及用聚丙烯腈粉制备效率高、流速快、抗污能力强的超滤膜的方法。

背景技术

超亲水/水下超疏油现象在自然界非常广泛，如蛤壳、鱼鳞、猪笼草叶等。超亲水/水下超疏油表面一般指材料表面对水的接触角小于10°，在水下对油的接触角大于150°、滚动角小于10°的表面。超疏水表面具有很多独特的表面性能：亲水、自清洁性、低摩擦系数、抗污等特性，使得其在众多领域都具有巨大的应用前景。

超亲水/水下超疏油的仿生聚丙烯腈薄膜，具有良好的亲水性、水下超疏油性、出色的分离效率和抗污能力，将其用来分离油水乳液，可以在膜的表面形成一层水膜，允许水通过，阻止油通过，从而实现有效地分离油水乳液。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单、方便的工业化生产仿生聚丙腈薄膜的方法，解决传统聚丙烯腈薄膜分离效率低，流速慢，易污染的问题。将聚合物溶液用刮刀平刮到支撑体上，然后一并放入非溶剂中进行凝固浴，得到超亲水/水下超疏油的仿生聚丙烯腈薄膜。

实现本发明目的的技术方案是：一种用于油水乳液分离的聚丙烯腈仿生薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1.支撑体的清洗：将支撑体依次用不同极性大小的溶剂清洗，然后60℃干燥1h；

2.聚合物溶液的制备：将一定量的聚丙烯腈粉加入有机溶剂中，搅拌2～4h，配成50g/L的聚合物溶液；

3.非溶剂的制备：将一定量的盐酸羟胺加入水中，超生5min配成0.05g～0.15g/L的盐酸羟胺溶液，再加入氢氧化钠将溶液的pH值调至7左右；

4.膜的制备：用刮刀将步骤B得到的聚合物溶液刮到步骤A中的支撑体上形成溶液薄膜，然后将支撑体与溶液薄膜一并放入步骤C得到的非溶剂中，40℃反应2～3h，然后将薄膜用纯净水洗涤，放在空气中干燥12h。

进一步地，步骤1中，所述的支撑体为厚度为1mm的氧化铝陶瓷片。

进一步地，步骤1中，所述的不同极性大小的溶剂分别为丙酮、乙醇、纯净水。

进一步地，步骤2中，所述的聚丙烯腈粉由上海迈瑞尔化学技术有限公司生产。

进一步地，步骤2中，所述的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.工艺简单、原料易得、成本低；

2.制备的超亲水/水下超疏油放生聚丙烯腈薄膜，流速快、抗污能力强、分离效率高，可重复使用性好。

附图说明

图1：实施例1所得聚丙烯腈薄膜的扫描电镜图，其中：图a)是所得聚丙烯腈薄膜正面的扫描电镜图，图b)是所得聚丙烯腈薄膜截面的扫描电镜图，图c)所得聚丙烯腈薄膜反面的扫描电镜图。

图2：实施例1所得聚丙烯腈薄膜在空气中水的接触角(图a)所示)，在水下油的接触角(图b)所示)和滚动角(图c)所示)。

图3：实施例1所得聚丙腈薄膜分离多种水包油乳液的流速。

图4：实施例1所得聚丙烯腈薄膜的抗污循环图。

具体实施方式