[发明专利]一种用于含油污水处理的超疏水纳米纤维膜及制备方法

说明书

本发明涉及污水处理的技术领域，提供了一种用于含油污水处理的超疏水纳米纤维膜及制备方法。该超疏水纳米纤维膜是通过先以甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷对纳米二氧化硅及玻璃微珠进行改性，然后与乙烯、四氟乙烯进行共聚反应，再制成纺丝液，经静电纺丝而得到。与传统方法相比，本发明制备的纳米纤维膜，不仅超疏水性能优异，用于含油污水处理时的除油率高，而且微纳米结构不易破坏，膜材的使用寿命长。

技术领域

本发明属于污水处理的技术领域，提供了一种用于含油污水处理的超疏水纳米纤维膜及制备方法。

背景技术

含油污水来源广泛，诸如石油化工、石油开采、交通运输、机械加工、皮革、纺织、食品、医药等等。每年世界上有500~1000万吨油类通过各种途径流入海洋。由于含油污水的化学耗氧量（COD）高，对环境污染严重，无论是环境治理、油类回收及水的再利用都要求对含油污水进行有效分离，因此膜分离技术及其材料的研究和应用成为热点课题。

含油污水的传统处理方法通常有重力分离法，刮渣法，浮选法，破乳法和絮凝法等。这些传统的处理方法，有的分离效率不高，有的添加过多化学药剂造成二次污染，还有的能耗过高，费用高昂。近年来，膜分离技术主要用于分离稳定的乳化油，适用范围广泛。分离过程中，物料流量变化虽然会影响产量，但不影响分离的质量，不添加或只需添加极少化学剂，油的回收相对容易。分离过程在常温下进行且无相变，装置小，能耗低，分离过程可高度自动化，因而广受欢迎。

超疏水膜是膜分离技术的常用材料，目前超疏水膜的制备通常是在膜材表面形成类似荷叶表面的微纳米粗糙结构来获得超疏水表面。然而，在长时间使用后，表面的微纳米结构因各种原因受到破坏，尤其是当微纳米颗粒与膜材的结合较差的情况下更为严重，导致膜材的超疏水性降低，除油率下降，因而不能长时间使用，即存在使用寿命短的缺陷。

发明内容

可见，现有技术中的超疏水膜在长时间使用后，由于微纳米结构被破坏导致超疏水性降低，除油率下降，膜材的使用寿命短。针对这种情况，本发明提出一种用于含油污水处理的超疏水纳米纤维膜及制备方法，通过在纳米二氧化硅及玻璃微珠表面引入具有聚合反应活性的丙烯酰氧基，使纳米二氧化硅粒子及玻璃微珠参与乙烯、四氟乙烯的共聚反应，通过化学键合的形式实现纳米二氧化硅及玻璃微珠与乙烯-四氟乙烯共聚物的牢固结合，并且防止粒子团聚，所得纤维膜在长时间使用后可保持微纳米结构不被破坏，保持大的接触角及良好的超疏水性，因此使用寿命长。

本发明涉及的具体技术方案如下：

一种用于含油污水处理的超疏水纳米纤维膜的制备方法，所述超疏水纳米纤维膜制备的具体步骤如下：

（1）将四乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入二甲基亚砜中，搅拌混合均匀，然后加热至60~65℃，再加入盐酸及去离子水，搅拌反应4~5h，得到改性纳米二氧化硅溶胶，透析除去二甲基亚砜，制得改性纳米二氧化硅；

（2）将甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入去离子水中配成硅烷溶液，将硅烷溶液与玻璃微珠混合，搅拌1~2h，然后置于烘箱中干燥，制得改性玻璃微珠；

（3）将改性纳米二氧化硅、改性玻璃微珠、硬脂酸钠、丙二酸二乙酯加入正辛烷中并混合均匀，然后加热至60~70℃，通入乙烯、四氟乙烯，维持压力为4~6MPa，再加入过氧化二苯甲酰，聚合反应6~7h，反应结束后冷却、过滤、洗涤、干燥，制得乙烯-四氟乙烯共聚物/纳米二氧化硅/玻璃微珠复合材料；

（4）将乙烯-四氟乙烯共聚物/纳米二氧化硅/玻璃微珠复合材料加入磷酸三乙酯、三油酸甘油酯的混合液中，加热至180~200℃搅拌2~3h，然后加入辐照敏化剂，继续搅拌0.5h，制得纺丝液；

（5）将纺丝液加入静电纺丝机中，通过纺丝得到纳米纤维膜，并在氮气保护下采用γ射线进行辐照交联，得到用于含油污水处理的超疏水纳米纤维膜。