[发明专利]一种高稳定性油水分离矿化膜及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种高稳定性油水分离矿化膜的制备方法，属于功能高分子材料技术领域。本发明通过仿生矿化制备出具有高稳定性的矿化膜。通过调控矿化条件，控制有机大分子的含量、矿化时间、钙离子浓度等在不锈钢网上制备了一种连续的膜状碳酸钙，该矿化膜表面光滑，紧密的包裹不锈钢丝，与其他微观表面形貌的矿化膜表面相比，在该条件下制备的矿化膜通过砂纸磨损实验以及水流冲击实验证明具有更好的机械稳定性。同时由于碳酸钙本身的亲水性，该矿化膜具有优异的水下超疏油性能。因此本发明制备得到的油水分离膜对于长期高效分离油水混合物具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于功能高分子材料技术领域，尤其涉及一种高稳定性油水分离矿化膜及其制备方法和用途。

背景技术

全球范围内食品、石油、制造业等家庭或工业领域产生的油/水混合物产量急剧增加，以及大量的海上溢油事故和含油废水的直接排放，不仅破坏了生态系统的平衡，威胁着人类的健康，而且还浪费了宝贵的资源。因此，迫切需要开发用于油/水分离的高效分离手段。

分离油/水混合物的传统方法包括膜分离，重力分离、气浮、电聚结等等。在上述分离方法中，膜过滤技术因其操作过程简单而被认为是处理油/水混合物的最有效方法。过去提出了各种各样的方法来改变表面湿润性，比如说光刻蚀法、模板法、气相沉积法、溶胶-凝胶法、喷涂法、浸涂法等等。上述的许多方法都存在一定的缺点，包括使用专门的设备、成本昂贵、使用高温和化学溶剂污染环境等等。

而近年来仿生矿化以常温常压，无毒低成本的特点引起了广大研究者的注意，仿生矿化是指无机材料与有机大分子协同作用形成的天然无机/有机杂化材料，有机大分子控制无机成分的成核、生长、形貌、结构和晶体取向。过去人们采用仿生矿化原理制备了各种表面形貌的分离膜，却不能保证矿化膜与基材的机械稳定性，矿化膜极易在摩擦或酸碱溶液中脱落，导致分离膜短期内迅速丧失超亲水性，失去分离性能。因此，利用仿生矿化开发出一种高机械、化学稳定性的油水矿化分离膜是十分必要的。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的第一个目的在于：提供一种高稳定性油水分离矿化膜的制备方法，通过仿生矿化制备出具有高稳定性的矿化膜。

一种高稳定性油水分离矿化膜的制备方法，主要步骤如下，主要步骤如下：

（1）将壳聚糖溶解于乙酸水溶液中，获得壳聚糖乙酸溶液，其中，所述壳聚糖的分子量为30000~50000，壳聚糖的用量为30~90mg；

（2）添加0.3mL戊二醛到壳聚糖乙酸溶液中，在室温下反应6h获得戊二醛交联壳聚糖溶液；

（3）不锈钢网经过超声清洗后，浸泡在食人鱼溶液中2h，使用去离子水冲洗干净后浸泡在水中待用；

（4）将处理过的不锈钢网浸泡在戊二醛交联壳聚糖溶液中30min，取出后，烘箱干燥，记为SSM-CS；

（5）取0.22g氯化钙溶于200mL去离子水中；加入质量分数为2%的聚丙烯酸水溶液，将SSM-CS竖直放入烧杯1中，使用PE膜封口，并用针扎3个小孔；另一个烧杯装2g碳酸铵粉末，同样用PE膜封口，并扎3个小孔；

（6）将两个烧杯置于密闭干燥器内进行矿化反应，矿化反应完成后，使用去离子水冲洗，并烘箱干燥。

具体地，在步骤（1）中，乙酸水溶液中乙酸质量分数为2%，乙酸水溶液的体积为50m。

具体地，在步骤（2）中，戊二醛的质量分数为2%。

具体地，在步骤（3）中，不锈钢网的目数为400目。

具体地，在步骤（3）中，食人鱼溶液组成为浓硫酸和双氧水的体积比为7：3，用量为30mL。

具体地，在步骤（5）中，聚丙烯酸水溶液的添加量为0-0.6mL。