[发明专利]一种超浸润金属网膜及其制备方法和应用

说明书

一种超浸润金属网膜及其制备方法和应用，属于环保新材料领域。本发明制备的超浸润金属网膜涂覆有超亲水涂层，该涂层配方利用链式或串珠式纳米硅溶胶增加网膜的平整度与致密度，并加入了亲水性极强的、来源经济广泛的纳米晶纤维素等天然有机化合物增强网膜的亲水性，促进其上粘附的油污在水中的快速脱附，从而增强网膜的抗油污染能力，同时利用泡水溶胀程度较低的水性丙烯酸树脂与其他亲水性较好的水性树脂进行交联固化增加网膜的耐水性，以此制备出的超亲水滤芯其结构从内到外依次可为不锈钢骨架、超浸润金属网膜、端盖和密封圈，具有亲水性好、耐污染性强、耐水泡性优异等特点，可用于油水混合物的高效分离。

技术领域

本发明涉及环保新材料技术领域，特别是一种超浸润金属网膜及其制备方法和应用。

背景技术

由于表面对水和油的不同润湿性，超亲水/疏油膜在含油污水治理领域受到了广泛关注。超亲水/疏油表面有空气中超亲水/疏油和超亲水/水下疏油两种存在方式，其中，空气中超亲水/疏油材料由于需要达到空气中疏油的效果，需要特殊且复杂的微纳粗糙结构与化学基团，难以大规模生产应用；而超亲水/水下疏油材料构造相对经济，只要求在其使用前预先用水润湿表面形成水合层即可。近年来，随着国家治理水体污染和促进资源回收利用的力度加大，越来越多的超亲水滤芯因其优越的分离性能与环保性而被广泛应用在含油污水的精细化回收处理中。制备该种网膜的传统方法主要为对网膜进行简单的化学刻蚀或粗糙化，获得的网膜在服役过程中难以长时间维持其润湿性，使用寿命极短，且制备过程中存在大量废液需要后续处理，而超浸润涂层包覆金属网膜法则由于其改性效果好、工艺简单、网膜寿命长、而被广泛应用。但由于超亲水水下疏油涂层本身固有的空气中亲油性，使其在工作过程中极易粘附上污水中的油污从而导致亲水性的丧失，影响网膜的分离效率和通量，严重时直接导致网膜的失效，带来极大的环境风险与经济损失。但目前，领域内针对超亲水水下疏油网膜的长效防油污染问题也仍然没有较为行之有效的解决方案。同时，由于超亲水水下疏油网膜在使用前需要进行预润湿以保证水合层的形成，从成本及施工难度的角度出发，工业界往往将网膜长期浸泡在水下来长期维持水合层，因此对涂层的耐水泡性能也提出了极高的要求，但目前领域内涉及该项性能指标的工作成果凤毛麟角，无法为行业内技术人员提供具体的参考与指导。

发明内容

解决的技术问题：本发明针对上述技术问题，提供一种超浸润金属网膜及其制备方法和应用，相较于传统油水分离器具制备方法，本发明利用链式或串珠式纳米硅溶胶增加超亲水金属网膜的平整度与致密度，并加入了亲水性极强的、来源经济广泛的纳米晶纤维素等天然有机化合物增强网膜的亲水性，促进涂层上粘附的油污在水中的快速脱附，从而增强涂层的抗油污染能力，同时利用泡水溶胀程度较低的水性丙烯酸树脂与其他亲水性较好的水性树脂进行交联固化增加网膜的耐水性，以此超亲水网膜为核心过滤单元制备组装的超亲水滤芯具有亲水性好、耐污染性强、耐水泡性优异等特点，可用于油水混合物的高效分离。

技术方案：一种超浸润金属网膜的制备方法，制备步骤包括：（1）基底预处理：在30-60℃水浴加热条件下，将金属网膜依次用无水乙醇、去离子水超声清洗30min，取出后晾干备用；（2）制备混合溶液： 50-100 rpm持续搅拌下，以重量计，将1-10份共混水性树脂和0.5-5份浓度为60wt.%-80wt.%植酸水溶液分散在50-140份去离子水中，10-30min后再加入50-100份纳米硅溶胶和50-100份有机化合物，10-30分钟后获得混合溶液；（3）制备超浸润涂料：向上述混合溶液中加入10-30份负载表面活性剂的中空二氧化硅悬浮液并搅拌10-30min，获得超浸润涂料；（4）制备超浸润网膜：将上述超浸润涂料喷涂、刷涂或浸涂在步骤(1)中的金属网膜上，室温固化1-3小时，获得超浸润网膜。

上述金属网膜目数为200-3000目，材质为316不锈钢、304不锈钢或钛合金。

上述共混水性树脂为丙烯酸树脂和含有环氧基或烯烃基团的醇酸树脂、氨基树脂、聚酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、环氧清漆中的至少一种，组成的共混树脂，其中丙烯酸树脂含量为50wt.%-95 wt.%。