[发明专利]具有超亲水超疏油性质的油水分离网膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学化工、功能材料技术领域，具体涉及具有超亲水超疏油性质的油水分离网膜的制备方法和用途。

背景技术

近些年来，随着工业的飞速发展，油田开采规模不断扩大，工厂生产产生的含油废水也在不断增加，油水分离已经成为与人民生活、经济发展和环境保护息息相关的问题。一方面，食品加工、金属冶炼、石油化工、纺织等领域产生了大量的工业含油废水，这些对环境将会造成非常严重的污染；另一方面，随着海底石油的开采，漏油现象也越发严重，这对海洋环境也会造成较大的污染。所以如何实现油水高效分离已成为当今社会亟待解决的问题，具有特殊浸润性的油水分离网逐渐受到了人们的关注。

文献Angew.Chem.Int.Ed.,2004,43,2012-2014；J.Chem.Technol.Biotechnol,2012,87,427-430；Appl.Surf.Sci.,2007,253(23),9054-9060；Appl.Surf.Sci.,2008.254(18),6002-6006报道了用来油水分离的具有超疏水超亲油性质的网膜。虽然以上报道的网膜都具有油水分离的效果，但也存在着不同的不足，如制造过程较为复杂，有的还需高温固化，有的使用了含氟化合物，有的不适用于大量水中含有少量油的油水混合物的分离等等。

当前技术如CN104759118A，CN104689602A中，首先使胶黏剂在金属网上部分固化，然后采用冷喷涂方法将通过一系列反应制备的微纳复合多面体悬浊液涂覆在金属网上，待分散液挥发完全，即得到油水分离网膜。该方法得到的油水分离网膜是超疏水超亲油的，然而因为亲油性网膜特别容易被污染甚至堵塞，尤其是高粘度的油会严重影响分离效率，并且粘附的油难以清除，导致后处理工艺中的二次污染，网膜不易重复使用。同时该方法的制造过程较为复杂，不易大面积低成本生产。

发明内容

本发明的目的是针对当前技术中存在的不足，提供一种低成本、简单便捷的具有超亲水超疏油性质的油水分离网膜的制备方法。本发明的具有超亲水超疏油性质的油水分离网膜是以400～2000目的金属网作为基底，采用冷喷涂的方法，在金属网的网丝上包覆亲水性材料，通过高温烧结提高结合力，无需对金属网本身进行改性修饰，无需胶黏剂提高结合力，从而得到具有超亲水超疏油性质的油水分离网膜。本发明不会产生二次污染，清洗容易，可以重复使用。

本发明的技术方案为：

一种具有超亲水超疏油性质的油水分离网膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将400～2000目的金属网进行超声清洗，然后室温下干燥；

(2)将亲水材料于四氢呋喃中超声分散60～180分钟，得到稳定的悬浮溶液；

其中，悬浮溶液中亲水材料的质量百分含量为0.5～3.8％；所述的亲水性材料为氧化锌、二氧化硅、碳酸钙和二氧化钛中的一种或多种，粒径范围为5～200纳米；

(3)将悬浮溶液利用空压机的高压气体均匀喷涂到步骤(1)中得到干燥后的金属网的表面；喷枪的喷嘴孔径为1.0mm，连接喷枪的空气压缩机压力为0.3-0.6MPa，喷枪的喷涂距离为10～20cm；每平方厘米喷涂0.5～6.8g悬浮溶液；

(4)将步骤(3)喷涂过悬浮液的金属网在室温下陈化30～90分钟，最后300℃～750℃下烧结60～240分钟，得到具有超亲水超疏油性质的油水分离网膜。

所述的步骤(1)中的清洗具体为依次用丙酮、异丙醇和去离子水超声清洗。

所述的金属网为不锈钢网、铜网或铁网。

本发明的有益效果为：

本发明的油水分离网膜具有特殊的微纳复合结构：微米尺度的网孔和网丝，纳米尺度的亲水材料。本发明的油水分离网膜在空气中是亲水的，首先用水完全浸润网膜，当网膜被水完全浸润后，水填充到网丝表面的微纳复合结构中，当油水混合物接触到油水分离网膜时，水能够顺利由孔隙渗透，油被油水分离网膜表面的水膜排斥，滞留在油水分离网膜上方，实现油水分离目的。本发明的油水分离网膜在空气中对水滴的接触角接近0°，在水下对油滴的接触角大于150°。

本发明的油水分离网膜的原材料廉价易得，设备和制造工艺简单，可以大面积低成本生产。本发明的油水分离网膜的水通量大，油水分离速度快，对油水混合物的分离效率可达99.9％，适用于含油量大的废水处理，对正己烷、煤油、石油醚、苯、二氯乙烷、柴油、动植物油、汽油和原油等均有很好的分离效果。可用于含油废水的油水分离，如可用于含有食用油、石油、煤油等含油废水的油水分离。