[发明专利]一种具有可控润湿性的乳液分离膜的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种具有可控润湿性的乳液分离膜的制备方法。主要解决了传统油水分离膜存在的制备过程复杂、耐久性差、成本较高、分离功能单一等问题。本发明以钴盐为电解质，通过电沉积技术在不锈钢网表面自组装沉积多层氢氧化钴纳米片，得到具有超亲水/水下超疏油性能的乳液分离膜，可以分离水包油乳液。通过氟硅烷表面改性，可智能转换为超疏水/水下超亲油膜，实现油包水乳液的分离。对油包水和水包油乳液的分离效率均达到99.5%以上。该方法制备过程简单，制备原料廉价易得，易进行大规模生产和应用。乳液分离膜的油水分离效率高，耐腐蚀，机械性能强，是一种绿色环保、经济适用的新型乳液分离网膜，可应用于油水混合物的分离及含油污水的处理中。

技术领域

本发明涉及化工过程油水分离技术领域，特别涉及一种具有可控润湿性的乳液分离膜的制备方法及应用。

背景技术

随着工业化进程的加快，石油工业、机械工业、餐饮业和海上运输业的发展均会产生含乳化油废水，不仅引起严重的水体污染和生态破坏，还造成大量的油类资源的损失。

在表面活性剂的作用下，乳化油油滴粒径在0.1-10 μm之间，能够长期稳定分散在水中，形成复杂的乳浊状态，通常情况下很难被破坏，采用传统的隔油或气浮方法难以实现油水分离。因此，如何有效处理乳化油废水成为目前亟待解决的重大环境问题之一。

中国专利CN105854621A，公开日2006年8月17日，公开了一种具有超亲水/水下超疏油的坡缕石乳液分离膜，该分离膜具有耐强酸、强碱、分离效率高等性能，可用于多种类型的水包油型的乳液分离，但无法分离油包水乳液。中国专利CN101311127A，公开日2008年11月26日，采用“溶气气浮-超滤膜-电解气浮”工艺处理高浓度多种类废乳化液，可有效减少药剂用量，促进破乳效果，实现油水分离。但是，该专利的分离方法过于复杂，能量损耗过大，并且在破乳过程中还需添加破乳剂，从而导致水体的二次污染。中国专利CN109395432A，公开日2019年3月1日，公开了一种用于油水分离的亲水性高分子交联膜改性纺织品及其制备方法，该发明分离效率较高，但制备过程需要采用高速、高温气流喷吹聚合物溶体，将熔喷超细纤维网先亲水处理再热轧处理，能耗较高；并且该专利制备的分离膜只能分离水包油乳液，无法分离油包水乳液，且该高分子有机分离膜存在机械性能较差、耐高温性能差，容易发生膜污染等问题，具有使用的局限性。

本发明主要针对现有分离膜制备过程中能耗高、制备复杂、难以调控、分离功能单一等问题，旨在开发一种制备方法简单、成本低、机械性能好、油水分离效率高且具有可控润湿性的乳化液分离膜，以易于大规模生产与应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服背景技术中存在的传统油水分离膜存在制备过程复杂、耐久性差、成本较高、分离功能单一的问题，而提供一种具有可控润湿性的乳液分离膜的制备方法。该具有可控润湿性的乳液分离膜的制备方法，能够高效分离水包油和油包水乳液的金属网膜，具有表面润湿性可调控，绿色环保的特点。

本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该具有可控润湿性的乳液分离膜的制备方法，包括以下步骤：以不锈钢网为基材，钴盐溶液为电解质，通过电沉积法在不锈钢网表面自组装沉积氢氧化钴纳米片层，制备出超亲水且水下超疏油的水包油乳液分离膜；再通过低表面能物质改性，可转换为超疏水且水下超亲油的油包水乳液分离膜。

选用不锈钢网为基材，是由于不锈钢具有良好的机械性能、导电性和化学稳定性，可通过电沉积技术生成亲水性优异并具有良好微观结构的氢氧化钴纳米片结构。

所述不锈钢网为斜纹编织，目数为2300以上；不锈钢网经过有机溶剂和无机酸浸泡清洗；有机溶剂为甲醇、乙醇、正己烷、乙酸乙酯、丙酮中的一种，无机酸为盐酸、硫酸中的一种，酸的浓度为0.5～1 mol/L。

所述钴盐溶液为硝酸钴溶液或乙酸钴溶液，浓度为0.01～0.05 mol/L。