一種超親水疏油網(wǎng)膜的制備方法及其在油水分離中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】一種超親水疏油網(wǎng)膜的制備方法，以黃銅網(wǎng)為基底，通過(guò)簡(jiǎn)單的溶液浸泡法構(gòu)筑銀微納米樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)，并用聚二甲基二烯丙基氯化銨-全氟辛酸鈉/二氧化硅復(fù)合物進(jìn)行表面修飾而制得；該超親水疏油網(wǎng)膜用于油水分離。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：該親水疏油網(wǎng)膜的制備工藝簡(jiǎn)單，適于工業(yè)化生產(chǎn)；應(yīng)用所述親水疏油網(wǎng)膜進(jìn)行油水分離，可以實(shí)現(xiàn)水滲透網(wǎng)膜而油不滲透網(wǎng)膜，對(duì)蔬菜油，汽油等都有較好的分離效果；該油水分離網(wǎng)膜易清洗，可重復(fù)利用，穩(wěn)定性好，在油水分離中有非常好的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種超親水疏油網(wǎng)膜的制備方法及其在油水分離中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)、化工及功能材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是關(guān)于一種超親水疏油網(wǎng)膜的制備方法及其在油水分離中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]由于日益增加的工業(yè)含油污水，以及頻繁的溢油事故，在現(xiàn)代化工業(yè)進(jìn)程和環(huán)境保護(hù)中，如何高效地進(jìn)行油水分離已經(jīng)成為一個(gè)越來(lái)越迫切的問(wèn)題。
[0003]基于材料的潤(rùn)濕性，超疏水超親油的薄膜已經(jīng)成功制備出來(lái)。中國(guó)發(fā)明專利CN101708384A、CN101518695、CN1721030A等中報(bào)道了具有超疏水與超親油功能的油水分離網(wǎng)膜，但是上述網(wǎng)膜不適合于大量水中的少量油的油水混合物分離，而且容易污染分離網(wǎng)月旲等。
[0004]中國(guó)發(fā)明專利CN102350094A, CN103316507A等中報(bào)道了一種具有超親水和水下超疏油的油水分離器，但是工藝復(fù)雜，油水分離的環(huán)境是水下，裝置繁瑣，限制了其大范圍的應(yīng)用。
[0005]文獻(xiàn)Yang J.；Zhang Z.；Xu X.；Zhu X.；Men X.；Zhou X.J.Mater.Chem.2012,22，2834報(bào)道了一種超親水-超疏油的聚合物納米復(fù)合涂層，不僅克服了親水表面油污染的問(wèn)題，還可以應(yīng)用于油水分離，但是聚合物納米復(fù)合涂層的制備工藝復(fù)雜，制備條件苛亥Ij，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在問(wèn)題，提供一種超親水疏油網(wǎng)膜的制備方法及其在油水分離中的應(yīng)用，該制備方法工藝簡(jiǎn)單，適于工業(yè)化生產(chǎn)；應(yīng)用本發(fā)明提供的親水疏油網(wǎng)膜進(jìn)行油水分離，可以實(shí)現(xiàn)水滲透網(wǎng)膜而油不滲透網(wǎng)膜，對(duì)蔬菜油，汽油等都有較好的分離效果。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種超親水疏油網(wǎng)膜的制備方法，以黃銅網(wǎng)為基底，通過(guò)簡(jiǎn)單的溶液浸泡法構(gòu)筑微納米結(jié)構(gòu)，并用聚二甲基二烯丙基氯化銨-全氟辛酸鈉/ 二氧化硅(PDDA-PF0/Si02)復(fù)合物進(jìn)行表面修飾，步驟如下:
1)把孔徑為150-200目的黃銅網(wǎng)依次用洗滌劑、去離子水，乙醇超聲清洗并干燥；
2)在避光條件下配置濃度為0.018-0.021M的AgNO3水溶液，攪拌至粉末完全溶解，按照氨水與AgNO3溶液體積比為4:10000的比例滴加濃度為27w%的氨水，得到AgNO3氨水溶液；
3)將黃銅網(wǎng)放入配好的AgNO3氨水溶液中浸泡30-90s，取出在90_120°C溫度下干燥3-12小時(shí)；
4)配制Img/mL的聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDDA)水溶液，把納米SiO2顆粒按照3mg/mL的比例超聲分散在聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDDA)水溶液中，室溫下邊攪拌邊逐滴加濃度為0.95-0.15mol/L的全氟辛酸鈉水溶液，全氟辛酸鈉水溶液與聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDDA)水溶液的體積比為1:5，把生成的懸浮液放在60-80°C電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥后，得到聚二甲基二烯丙基氯化銨-全氟辛酸鈉/ 二氧化硅(PDDA-PF0/Si02)復(fù)合物；
5)將上述復(fù)合物研磨成粉末按照10mg/mL的比例超聲分散在無(wú)水乙醇中；
6)將步驟3)得到的黃銅網(wǎng)在TODA-PFCVSiO2乙醇溶液中浸泡25-35分鐘，然后室溫干燥1-2小時(shí)，使乙醇完全揮發(fā)，重復(fù)該浸泡-干燥操作3-4次，即可在黃銅網(wǎng)上制得超親水疏油網(wǎng)膜。
[0008]一種所制備的超親水疏油網(wǎng)膜的應(yīng)用，用于油水分離，具體方法是:采用漏斗狀的容器作為油水分離裝置，把超親水超疏油的網(wǎng)膜用橡皮圈固定在漏斗狀的容器的底端，當(dāng)進(jìn)行油水分離時(shí)，把漏斗狀的容器放在塑料容器上，油水混合物在重力的作用下，水通過(guò)網(wǎng)膜滲透到下面的水收集裝置中，從而實(shí)現(xiàn)了油水分離。[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
本發(fā)明提供的親水疏油網(wǎng)膜的設(shè)備和制備工藝簡(jiǎn)單，適于工業(yè)化生產(chǎn)；應(yīng)用所述親水疏油網(wǎng)膜進(jìn)行油水分離，可以實(shí)現(xiàn)水滲透網(wǎng)膜而油不滲透網(wǎng)膜，對(duì)蔬菜油，汽油等都有較好的分離效果；該油水分離網(wǎng)膜易清洗，可重復(fù)利用，穩(wěn)定性好，在油水分離中有非常好的應(yīng)用前景。
[0010]【【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】】
圖1是黃銅網(wǎng)構(gòu)筑微納米銀樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)的3000倍的掃描電鏡圖。
[0011]圖2是超親水疏油網(wǎng)膜的掃描電鏡照片，其中，圖2a是超親水疏油網(wǎng)膜100倍掃描電鏡圖，圖2b是超親水疏油網(wǎng)膜網(wǎng)絲的橫截面10000倍掃描電鏡圖。
[0012]圖3是蔬菜油和水在網(wǎng)膜表面的接觸角圖片。
[0013]圖4是將制備的超親水疏油網(wǎng)膜用于油水分離的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:1.超親水疏油網(wǎng)膜 2.油收集裝置 3.水收集裝置 【【具體實(shí)施方式】】
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0015]實(shí)施例1 ;
一種超親水疏油網(wǎng)膜的制備方法，以黃銅網(wǎng)為基底，通過(guò)簡(jiǎn)單的溶液浸泡法構(gòu)筑微納米結(jié)構(gòu)，并用聚二甲基二烯丙基氯化銨-全氟辛酸鈉/ 二氧化硅(PDDA-PF0/Si02)復(fù)合物進(jìn)行表面修飾，步驟如下:
1)把孔徑為180目的黃銅網(wǎng)用洗衣粉、濃度為50w%的乙醇溶液、去離子水依次超聲清洗10分鐘，并在電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥I小時(shí)；
2)在避光條件下稱取0.849 g AgNO3粉末放入250ml去離子水中，然后在超聲池中超聲振蕩至完全溶解；用移液管取0.08ml、濃度為27w%的氨水，逐滴加入到AgNO3溶液中，得到AgNO3氨水溶液；
3)將步驟I)處理后的黃銅網(wǎng)放入該溶液中60s后取出，然后放入90°C干燥箱中干燥3小時(shí)，由于AgNO3見(jiàn)光易分解，因此實(shí)驗(yàn)過(guò)程要完全避光；
4)將0.9克納米SiO2顆粒，超聲分散在300ml、濃度為1.0 mg/mL的TODA水溶液中，在室溫下邊攪拌邊逐滴加入60ml、0.1 M全氟辛酸鈉水溶液，把生成的懸浮液放在電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥后，得到I3DDA-PFCVSiO2復(fù)合物； 5)然后把TODA-PFCVSiO2復(fù)合物用研缽研磨成粉末狀，稱取2克TODA-PFCVSiO2復(fù)合物，超聲分散在200ml乙醇溶液中使其溶解，得到TODA-PFCVSiO2乙醇溶液；
6)將步驟3)得到的黃銅網(wǎng)浸泡于上述TODA-PFCVSiO2乙醇溶液中30分鐘，然后取出在室溫條件下干燥2小時(shí)，使乙醇完全揮發(fā)，重復(fù)該浸泡-干燥操作三次，每次浸泡銅網(wǎng)之前需把TODA-PFCVSiO2乙醇溶液在超聲池中超聲10分鐘，最終在黃銅網(wǎng)上制得超親水疏油網(wǎng)膜。
[0016]圖1是黃銅網(wǎng)構(gòu)筑微納米銀樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)的3000倍的掃描電鏡圖，圖中顯示:黃銅網(wǎng)呈現(xiàn)樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)。
[0017]圖2是超親水疏油網(wǎng)膜的掃描電鏡照片，圖2a顯示:該超親水疏油網(wǎng)膜的整體形貌圖，該超親水疏油網(wǎng)膜以黃銅網(wǎng)為基體構(gòu)筑微納米銀樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)并且修飾roDA-PFO/SiO2復(fù)合物形成；圖2b顯示:該超親水疏油網(wǎng)膜由微納米銀樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)和roDA-PF0/Si02復(fù)合物層組成的。
[0018]將本實(shí)施例制備的超親水疏油網(wǎng)膜用于油水分離，采用的油水分離裝置如圖4所示，包括超親水疏油網(wǎng)膜1、油收集裝置2和水收集裝置3，超親水疏油網(wǎng)膜I的網(wǎng)膜基底材料為180目黃銅網(wǎng)；具體方法是:
將蔬菜油和水按1:1的體積比配置，并在攪拌器中攪拌2小時(shí)制得油水混合物。當(dāng)油水混合物加入到油水分離裝置后，由于網(wǎng)膜具有超親水性，并且水的密度比油的密度大，在重力作用下，水快速通過(guò)網(wǎng)膜，流入到下面的水收集裝置中；同時(shí)，網(wǎng)膜具有疏油性，油不能自由通過(guò)網(wǎng)膜，留在上面的油收集裝置中，這樣就實(shí)現(xiàn)了油水分離。對(duì)第一次油水分離后的油和水分別再用同樣的裝置進(jìn)行分離提純I次，就可以達(dá)到很高的純度。
[0019]圖3是蔬菜油和水在網(wǎng)膜表面的接觸角圖片，圖中顯示:對(duì)水的接觸角在十二分鐘后接近0，對(duì)蔬菜油的接觸角為147.5°。
[0020]實(shí)施例2 ；
一種超親水疏油網(wǎng)膜的制備方法，步驟如下:
1)把孔徑為180目的黃銅網(wǎng)用洗衣粉、濃度為50w%的乙醇溶液、去離子水依次超聲清洗5分鐘,并在電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥2小時(shí)
2)在避光條件下稱取0.849 g AgNO3粉末放入250ml去離子水中，然后在超聲池中超聲振蕩至完全溶解；用移液管取0.08ml、濃度為27w%的氨水，逐滴加入到AgNO3溶液中，得到AgNO3氨水溶液；
3)將步驟I)處理后的黃銅網(wǎng)放入該溶液中60s后取出，然后放入90°C干燥箱中干燥3小時(shí)，由于AgNO3見(jiàn)光易分解，因此實(shí)驗(yàn)過(guò)程要完全避光；
4)將0.9克納米SiO2顆粒，超聲分散在300ml、濃度為1.0 mg/mL的TODA水溶液中，在室溫下邊攪拌邊逐滴加入60ml、0.1 M全氟辛酸鈉水溶液，把生成的懸浮液放在電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥后，得到I3DDA-PFCVSiO2復(fù)合物；
5)然后把TODA-PFCVSiO2復(fù)合物用研缽研磨成粉末狀，稱取2克roDA_PF0/Si02復(fù)合物，超聲分散在200ml乙醇溶液中使其溶解，得到TODA-PFCVSiO2乙醇溶液；
6)將步驟3)得到的黃銅網(wǎng)浸泡于上述TODA-PFCVSiO2乙醇溶液中30分鐘，然后取出在室溫條件下干燥2小時(shí)，使乙醇完全揮發(fā)，重復(fù)該浸泡-干燥操作三次，每次浸泡銅網(wǎng)之前需把TODA-PFCVSiO2乙醇溶液在超聲池中超聲10分鐘，最終在黃銅網(wǎng)上制得超親水疏油網(wǎng)膜。
[0021]將本實(shí)施例制備的超親水疏油網(wǎng)膜用于油水分離，采用的油水分離裝置和方法與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于實(shí)驗(yàn)對(duì)象為汽油。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:重復(fù)提純3次，就可以達(dá)到很高的純度。
【權(quán)利要求】
1.一種超親水疏油網(wǎng)膜的制備方法，其特征在于:以黃銅網(wǎng)為基底，通過(guò)簡(jiǎn)單的溶液浸泡法構(gòu)筑微納米結(jié)構(gòu)，并用聚二甲基二烯丙基氯化銨-全氟辛酸鈉/ 二氧化硅復(fù)合物進(jìn)行表面修飾，步驟如下: 1)把孔徑為150-200目的黃銅網(wǎng)依次用洗滌劑、去離子水，乙醇超聲清洗并干燥； 2)在避光條件下配置濃度為0.018-0.021M的AgNO3水溶液，攪拌至粉末完全溶解，按照氨水與AgNO3溶液體積比為4:10000的比例滴加濃度為27w%的氨水，得到AgNO3氨水溶液； 3)將黃銅網(wǎng)放入配好的AgNO3氨水溶液中浸泡30-90s，取出在90_120°C溫度下干燥3-12小時(shí)； 4)配制Img/mL的聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液,把納米SiO2顆粒按照3 mg/mL的比例超聲分散在聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液中，室溫下邊攪拌邊逐滴加濃度為0.95-0.15mol/L的全氟辛酸鈉水溶液，全氟辛酸鈉水溶液與聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液的體積比為1:5，把生成的懸浮液放在60-80°C電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥后，得到聚二甲基二烯丙基氯化銨-全氟辛酸鈉/二氧化硅復(fù)合物； 5)將上述復(fù)合物研磨成粉末按照10mg/mL的比例超聲分散在無(wú)水乙醇中； 6)將步驟3)得到的黃銅網(wǎng)在TODA-PFCVSiO2乙醇溶液中浸泡25-35分鐘，然后室溫干燥1-2小時(shí)，使乙醇完全揮發(fā)，重復(fù)該浸泡-干燥操作3-4次，即可在黃銅網(wǎng)上制得超親水疏油網(wǎng)膜。
2.一種如權(quán)利要求1所制備的超親水疏油網(wǎng)膜的應(yīng)用，其特征在于:用于油水分離，具體方法是:采用漏斗狀的容器作為油水分離裝置，把超親水超疏油的網(wǎng)膜用橡皮圈固定在漏斗狀的容器的底端，當(dāng)進(jìn)行油水分離時(shí)，把漏斗狀的容器放在塑料容器上，油水混合物在重力的作用下，水通過(guò)網(wǎng)膜滲透到下面的水收集裝置中，從而實(shí)現(xiàn)了油水分離。
【文檔編號(hào)】B01D17/022GK103585788SQ201310575225
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】袁志好, 姬悄悄, 杜學(xué)麗 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)