[发明专利]用于油水分离的胶原纤维多孔材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于油水分离的胶原纤维多孔材料的制备方法，其过程是首先将胶原纤维浸没在盐/酸溶液中得到胶原纤维浴液，接着先后加入植物多酚溶液、无机纳米片分散液和金属盐溶液并分别充分反应后，将所得产物洗涤、自然干燥后制得的一种用于油水分离的胶原纤维多孔材料。本发明制备方法简单，原材料来源广泛、安全环保；植物多酚、无机纳米片和金属离子之间可通过静电作用、配位键等多重作用机制有效结合到胶原纤维网络中，使胶原纤维多孔材料具有良好的热稳定性、多孔性和油水分离性能。

技术领域

本发明属于胶原纤维改性和高效利用技术领域，涉及一种用于油水分离的胶原纤维多孔材料的制备方法。

背景技术

目前，用于油水分离的聚合物基材料主要是以聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚三聚氰胺(PMA)、聚酰亚胺(PI)等合成聚合物为主体的材料。它们不仅具有优异的物理和化学性能、以及加工方便和润湿性能可控等优势，而且在吸附领域方面还具有成本低、密度低、孔隙率高、弹性好等特点。研究者们利用多孔聚合物制备出了许多优异分离性能的油水分离材料，但是由于其作为一类聚合物材料，在加工过程中仍会出现对环境有害的物质且在后续处理过程中存在难降解的问题，因此对自然环境产生潜在的风险。

以胶原纤维为基体的多孔材料因其具有多尺度孔隙结构以及良好的可生物降解性等优势，在吸附分离领域备受关注，但是在油水分离实际应用中仍存在着润湿性能差的不足。近年来，研究者围绕采用纳米材料来改性胶原纤维构筑高性能胶原纤维多孔材料方面开展了一系列研究工作。如专利CN108704490A公开了一种乳液分离超疏水胶原纤维多孔膜材料的制备方法，即利用碳纳米管制备具有微纳结构的胶原纤维多孔膜材料；虽然制备所得胶原纤维多孔膜材料具有分离效率高、通量大、可重复使用性能好等优点，但是在制备过程中存在纳米材料在胶原纤维基体中分散性有限且它们之间相容性差等问题，导致其力学性能差、疏水性能有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于油水分离的胶原纤维多孔材料的制备方法，以此解决现有胶原纤维多孔膜材料在制备过程中存在纳米材料在胶原纤维基体中分散性有限的问题。

本发明所采用的技术方案是，用于油水分离的胶原纤维多孔材料的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1，将胶原纤维浸没在NaCl/HCOOH溶液中，搅拌均匀，使用碳酸氢钠溶液调节溶液pH值为4.0～5.0，得到胶原纤维悬浊液；

步骤2，将浓度为5％～15％的植物多酚溶液加入步骤1所得的胶原纤维悬浊液中，搅拌均匀；

步骤3，称取无机纳米片加入去离子水中，搅拌均匀得到浓度为1％～2％的纳米片分散液，向纳米片分散液中加入经步骤2处理的胶原纤维悬浊液中，搅拌均匀，然后使用1％～2％甲酸溶液调节胶原纤维悬浊液pH值至2.0～4.0，最后向胶原纤维悬浊液中加入1％～2％金属盐溶液，充分反应后使用碳酸氢钠溶液调节悬浊液pH值至4.0～5.0，静置20h～30h；

步骤4，将步骤3所得产物经去离子水多次冲洗，自然干燥，即得。

本发明的特点还在于：

步骤1中胶原纤维为牛皮、羊皮中任意一种的干燥粉末。

步骤2中的植物多酚为单宁酸、鞣花酸、没食子酸中的任意一种。

步骤3中的无机纳米片为锂藻土纳米片、磷酸锆纳米片中的任意一种。

步骤3中金属盐溶液为Al₂(SO₄)₃、AlCl₃、Zr(SO₄)₂、Zr(NO₃)₂中的任意一种。

本发明的有益效果如下：

1.本发明操作过程简单，且所使用的材料来源广泛、环境友好；