[发明专利]一种超亲水/水下超疏油纳米纤维膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种超亲水/水下超疏油纳米纤维膜及其制备方法与应用，所述纳米纤维膜用于高效油水乳液分离。研究了膜的表面形貌、纤维直径分布、润湿性及油水乳液分离性能。结果表明，导致松散和更大的多孔结构，并提高了膜的渗透性。具有超亲水/水下超疏油聚砜酰胺/聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜对于正己烷水包乳液分离效率高达99.7％，水通量是纯聚砜酰胺纳米纤维膜通量的1.5倍。此外，膜表现出优异的循环稳定性和耐溶剂性，所制备的超亲水/水下超疏油纳米纤维膜具有高渗透性、优异的截留率、耐有机溶剂性和油水分离的可重复使用性，在实际的膜分离应用中具有巨大的潜力。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种超亲水/水下超疏油纳米纤维膜及其制备方法与应用。

背景技术

有效处理主要从石化、纺织、冶金和食品工业排放的含油废水，由于其对环境的固有危害，已成为当务之急。除了环境问题外，含油废水还需要回收大量的清洁水，这些水变得越来越稀缺，以满足需求。选择合适的方法处理这种含油废水取决于液滴的大小：游离油(≥150μm)，分散油(20-150μm)和油乳液(≤20μm)。利用各种传统方法处理不同油滴大小的废水或油污水，主要包括浮选、离心、生物降解和电解分离等等。然而，传统方法的主要缺点是操作昂贵，工业仪器昂贵，对环境不友好，需要时间长，占用面积大和新兴的二次污染物。

静电纺丝因其制造装置简单、纺丝成本低、可纺丝材料种类繁多并形成的纤维毡重量轻、渗透性好、比表面积大、孔隙率高、内部孔隙的连通性好等优点，已成为制备纳米纤维膜的主要技术之一。但是有些纳米纤维膜过滤废水一般有存在遇见有机溶剂发生膨胀易造成膜污染严重、使用寿命短等不足等缺点。因此有必要对纳米纤维膜材料进行深入研究，以满足恶劣环境下废水的过滤需求以及对材料品质的要求。

有文献报道了静电纺丝时间对复合滤纸油水聚结分离性能的影响，该文献研究通过改变静电纺丝时间，在基材表面制备了不同结构的聚丙烯腈(PAN)微纳米纤维膜，但是该方法制备的膜只进行了参数探究性的研究，并且含油废水截留率较低，制备的PAN膜不能够耐有机溶剂(陈佳乐,王新宇,宋强,唐敏,徐桂龙,胡健.静电纺丝时间对复合滤纸油水聚结分离性能的影响[J].中国造纸,2022,41(01):22-28.)。

发明内容

为了解决以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种超亲水/水下超疏油纳米纤维膜及其制备方法与应用，从而提高纳米纤维膜处理含油废水的效率。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

本发明提供的一种超亲水/水下超疏油纳米纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)将选用的聚合物溶解在极性非质子溶剂中搅拌或加热搅拌至完全溶解配制聚合物溶液；

(2)将步骤(1)配制的聚合物溶液放入纺丝设备的喷丝管中进行静电纺丝从而获得聚合物纳米纤维膜；

(3)将步骤(2)得到的聚合物纳米纤维膜经水冲洗，得到超亲水/水下超疏油纳米纤维膜用冰水保存。

进一步地，本发明通过优化聚合物的含量和采用静电纺丝技术调控静电纺丝参数制备超亲水/水下超疏油的疏松多孔的纳米纤维膜。

进一步地，步骤(1)中所述聚合物为聚砜酰胺、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的一种以上。

进一步地，步骤(1)所述加热的温度为60-100℃。

进一步地，步骤(1)所述加热的温度为65-80℃

进一步地，步骤(1)所述极性非质子溶剂为N,N二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮和N，N-二甲基甲酰胺中的一种以上。

进一步地，步骤(1)所述聚合物溶液的质量百分浓度为6wt％～12wt％。

进一步地，步骤(1)所述聚合物溶液的质量百分浓度为8wt％～12wt％。