[发明专利]适合于过滤和分离不混溶的液体的表面处理过的柔性材料

说明书

为了获得要用于两种不混溶液体的过滤和分离的材料，用于织物、非织造织物或纸材料的在真空下的等离子体表面处理的方法。

技术领域

本发明涉及一种用等离子体法处理用于过滤、特别是用于分离不混溶的液体的柔性材料(工业用织物、非织造织物、纸、高分子膜、中空纤维膜)的方法。

背景技术

由于工业废弃物和石油的意外溢出导致的水污染对生态系统具有灾难性的影响，并且涉及到巨大的用于相关区域的去污染的成本。因此，开发有效地分离水和有机污染物的技术是极度感兴趣的。目前，有两种方式用于将水与其中所含的油分离：

1.吸收方法：有机污染物被吸收介质选择性地吸收。这种方法的缺点在于吸收剂材料的使用，其限制了可分离的油的量(大量油的吸收涉及大量吸收剂材料的使用，成本相当高)。另一个缺点在于，必须在第二步中处理浸油材料的事实，这显然涉及另外的成本。

2.重力法：利用水和油之间的重力差异，不使用像前述的吸收剂材料那样的消耗材料。该技术的主要缺点在于分离的有效性不良：所获得的油含有大量的水，这限制了它的再使用。

最近的方式是通过使用不同的表面改性技术产生超亲水或超疏水的表面。用这些技术获得的过滤器允许两种液体中的一种选择性地通过，而保留另一种液体。超疏水表面是显示与H₂O的接触角大于150°的那些，而超亲水表面是显示与H₂O的接触角小于10°的那些。

例如，专利US20110303620开发了通过使用产生超疏油和超亲水的层的化学产品的过滤器上的涂层。由此开发的过滤器保留油并且仅使水选择性地通过。

反之亦然，专利US20120223011描述了一种用于产生超疏水和亲油的表面的方法。然后用这种方法进行表面处理的过滤器能够保留水并且仅使油选择性地通过。

专利US2012/0000853A1开发了通过含有氟化POSS(多面体低聚倍半硅氧烷)的PEGDA(聚乙二醇二丙烯酸酯)的超亲水和疏油的涂层。而专利US2008/0248263A1描述了通过化学气相沉积获得超亲水或超疏水的表面。其他超亲水和疏油的涂层(水凝胶，含有纳米粘土的水凝胶，具有沸石的涂层，二氧化钛结构化的涂层，氧化石墨烯涂层)在文献中广泛描述。通过经机械技术(砂纸)或化学技术(酸浴或碱浴)改变粗糙度也获得了表面的超亲水性。

专利US20150203370A1描述了一种由两层过滤层组成的结构。这两层具有微米和纳米结构(突起和凹陷)的组合并且是超亲水的，因此能够分离水/油混合物，仅使第一要素选择性地通过。

与油/水分离的情况相反，在文献中存在许多方法的实例中，通过过滤分离两种不混溶的有机液体是一种鲜为人知且很少研究的方法。通常，实际上，这些混合物通过重力(具有上述问题)或通过蒸馏分离。据我们所知，在江等人的科技论文中描述了通过过滤两种不混溶的有机液体进行分离的仅一个例子(A General Strategy for the Separationof Immiscible Organic Liquids by Manipulating the Surface Tensions ofNanofibrous Membranes(通过控制纳米纤维膜的表面张力分离不混溶的有机液体的通常策略),Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,14732-14737)，其中作者借助于用不同的化学化合物(含有或不含碳氟化合物)进行处理来制成涂层。由此改性的表面具有不同的表面能，并且在一些情况下，使不混溶的有机液体的混合物中的两种液体中的一种选择性地通过，同时保留另一种液体。正如标题所说，使用的策略是通常的(涂层设定过滤器的表面能值)；然而，缺点在于它不能确定有效分离不同的二元混合物的单一涂层的事实。这意味着各个混合物都需要其自身适合的涂层。

专利EP2929925描述了一种用借助于等离子体处理来处理织造织物和非织造织物的方法获得的油-水分离用材料。

该方法需要在基材上存在金属网。