[发明专利]一种超亲水/水下超疏油自清洁纸巾纤维膜的制备方法

说明书

本发明属于环境功能材料制备技术领域，具体涉及一种超亲水/水下超疏油自清洁纸巾纤维膜的制备方法；具体步骤为：首先制备得到二氧化钛纳米线，加入去离子水中，超声、搅拌，形成二氧化钛悬浮液；然后，将纸巾加入到去离子水中，搅拌形成分散液，加入到二氧化钛悬浮液中，再加入三（羟甲基）氨基甲烷和多巴胺，搅拌，经过真空抽滤、真空干燥，得到自清洁纸巾纤维膜；本发明所制得的自清洁纸巾纤维膜结构稳定、分离效率高、抗污性和再生性强；本发明所用前驱体材料为纸巾，来源丰富、价格低廉；并且制备工艺简单、经济环保，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于环境功能材料制备技术领域，具体涉及一种超亲水/水下超疏油自清洁纸巾纤维膜的制备方法。

背景技术

不断增长的石油泄漏事件和工业含油废水的产生已经造成严重的生态危机，如石油漂浮在水面，会迅速扩散形成一层不透气的油膜会阻碍水体的复氧作用，导致水体缺氧，影响浮游生物生长，破坏生态平衡；而且，不可分解的废油还可能产生其他有毒物质，进一步污染生态环境，影响人类安全。传统的含油废水处理的方法主要有离心、沉淀、过滤和浮选，但是由于分离效率低，成本高和二次污染已经受到限制。因此，解决含油废水的分离问题是当务之急。

近年来，仿生特殊浸润性材料的发展为油水分离提供了有效的思路。特殊浸润性材料主要包括受荷叶、水稻叶启发的超疏水超亲油材料和受鱼鳞、贻贝启发的超亲水/水下超疏油材料。然而，超疏水超亲油材料表面容易被油污染或堵塞，甚至被油损坏，因此无法多次循环利用。考虑到上述情况，超亲水/水下超疏油材料在油水分离方面已经得到广泛的应用，其中包括经过亲水性物质改性的PVDF膜、海绵、不锈钢网膜等，这些膜材料表面允许水通过而排斥油，可以有效地防止油污染；但另一方面，虽然这些超亲水/水下超疏油材料具有抗污性能，却存在着成本高，毒性大的缺点，从而限制了它们的应用。同时，在长期油水分离过程中，膜表面将不可避免地被少量油污染而缩短使用寿命。因此，开发环保，无毒，低成本，具有超强自清洁膜材料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，本发明提供一种超亲水/水下超疏油自清洁纸巾纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)制备二氧化钛(TiO₂)纳米线：首先，将二氧化碳P-25加入NaOH溶液，搅拌；然后，转移到聚四氟乙烯反应釜中，加热，自然冷却至室温，用去离子水洗涤至中性，浸入硝酸中，得到钛酸；最后，将钛酸在空气范围中进行热处理，获得TiO₂纳米线；

(2)制备自清洁纸巾纤维膜：首先，将步骤(1)得到的TiO₂纳米线加入去离子水中，超声、搅拌，形成TiO₂悬浮液；然后，将纸巾加入到去离子水中，搅拌形成分散液，加入到TiO₂悬浮液中，再加入三(羟甲基)氨基甲烷和多巴胺，搅拌，最后，经过真空抽滤、真空干燥，得到自清洁纸巾纤维膜。

优选的，步骤(1)中，所述二氧化钛P-25粉末与NaOH溶液的用量比为3g：100mL，NaOH溶液的浓度为10M。

优选的，步骤(1)中，所述加热温度为200℃，时间为18-22h。

优选的，步骤(1)中，所述硝酸的用量为50-150mL，浓度为0.1M。

优选的，步骤(1)中，所述热处理温度为500℃，升温速率为5℃/min，维持时间为3h。

优选的，步骤(2)中，所述TiO₂纳米线与去离子水的用量比为0.02-0.06g：50mL。

优选的，步骤(2)中，所述纸巾与去离子水的用量比为0.1-0.5g：50mL。

优选的，步骤(2)中，所述纸巾、三(羟甲基)氨基甲烷和多巴胺的用量比为0.1-0.5g：0.1211g：0.2g。

优选的，步骤(2)中，所述超声时间为10min。