等离子体配制疏水亲油材料表面方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及一种等离子体配制疏水亲油材料表面方法。
【背景技术】
[0002] 环境保护和石油工业等众多领域需要先进的油水分离意装备，例如餐饮固体废物 处理、贫油油田的石油开采、石油开采中的Ξ次采油、石油泄漏事故的处理、含油工业废水 的净、工业乳化液等。在实际应用中，油水混合物中的油相经常会W微小油滴（10微米W下） 的形式存在，而传统的油水分离技术难W对其进行连续、高效和规模化的分离:例如广泛应 用的吸附法等，通过疏水亲油传送带不断与含油污水的接触，捕捉槽液中的油污，转动装置 带动疏水亲油传送带W特定的转速在槽内不停的旋转，将吸附的油脂经挤油口挤至储油桶 内。由于疏水亲油材料技术方法不到位，设备成本和运行成本高，油水分离不彻底，吸附之 后的成本高，分离油再次利用常常要添加额外物质并有可能引入新的污染。
[0003] 现有疏水亲油传送带按制造的材料可分成天然和人工类两种:天然的吸油材料主 要有黏±、无定形二氧化娃、木棉纤维和纸浆纤维等。运类材料依靠自身的孔隙，利用毛细 管原理工作。其优点是原料丰富、质地轻、价格低、使用安全，但吸油量较小，往往吸油的同 时也吸水，受压时油会再渗漏出来。
[0004] 人工类材料又可分成非金属类和金属类两类。非金属类主要有有机聚合物纤维、 凝胶型和树脂类，有机聚合物纤维主要包括聚丙締、聚氨醋泡沫、烷基乙締聚合物等。其原 理是是利用自身具有疏水亲油的特征和聚合物分子间的空隙包藏吸油，优点是吸油速度 快，吸油率较高，整体性好，方便使用及回收，但运类材料在油性介质中老化速度快，使用寿 命不长，现场更换不方便，影响主设备的正常工作。金属类疏水亲油材料，能较好的解决使 用寿命等不足，但吸油率不高，工效低，不能满足规模化的工程需要。
[000引等离子体配制疏水亲油材料表面方法，获得金属带基的表面处理后具有很好的疏 水和亲油的性能，各项指标完全符合生产的需要，可有效的进行油水分离。
[0006] 区别于蒸发锻膜法，是把材料烙化成液体再锻膜，一般要1300度W上，属于典型的 高溫方法，具有较多的局限性。
[0007]
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种等离子体配制疏水亲 油材料表面方法，具有技术构成简单，投资小、处理效果好，易于控制，沉积层面积大和附着 力强。表面处理后形成的传送带、转盘等不影响接头处后期焊接加工，易于形成的便于工业 化规模生产和广泛的推广应用各类高性能油水分离成套装备。
[0009] 本发明解决上述问题所采用的技术方案为:一种等离子体配制疏水亲油材料表面 方法，采用金属基面，首先进行表面抛光，然后在酒精溶液中进行清洗，最后选用瓣射锻膜 祀材作为等离子体磁控瓣射的阴极祀进行沉积。
[0010] 所述金属基面采用不诱钢或铜质材料。
[0011] 所述金属基面的形状为带状或圆盘状。
[0012] 所述清洗方式采用超声波清洗。
[0013] 所述祀材采用氧化物陶瓷祀材。
[0014] 在沉积前先进行预瓣射一段时间，W清洗祀面，预瓣射时间为lOmin，再W高频电 压85V清洗基面15min，加入反应气体化和Ar，控制两种气体的压强比为3.6%，反应器内压强 为 3Pa。
[0015] -种油水分离装置，它包括转盘，所述转盘上设置有中屯、孔，所述转盘的两个侧面 上分别覆盖有第一膜和第二膜，所述第一膜和第二膜采用权利要求所述方法制成。
[0016] 所述中屯、孔为方孔。
[0017] 与现有技术相比，本发明的优点在于： 1、 本发明方法具有技术构成简单，投资小、处理效果好，易于控制，沉积层面积大和附 着力强。表面处理后形成的传送带、转盘等不影响接头处后期焊接加工，易于形成的便于工 业化规模生产和广泛的推广应用各类高性能油水分离成套装备； 2、 本发明采用的沉积微粒团的能量很大，使用电子激发方式，把原子级别的粒子团从 祀材上喷射出来，有效的解决了牢固度问题，而且，沉积过程中不需要增加溫度，采用的是 低溫沉积技术； 3、 本发明一是采用金属板材为基板，二是采用等离子磁控瓣射法作用于金属材料表 面，实现磁控瓣射的沉积。实践证明经等离子磁控瓣射法沉积后的表面具有很好的疏水和 亲油性能，大批量生产的制成品性能好，耐腐蚀性能好，具有较大的推广应用价值。
[0018] 4、用等离子体磁控瓣射法将祀材的材料沉积在基体材料上，实现疏水亲油的功能 的方法具有方法实施方便、工艺过程简单、实施成本低的特点;适合做成疏水亲油的祀材有 较多的类型，如氧化物陶瓷祀材等，成本低，磁控瓣射效果好;沉积成膜疏水和亲油功能效 果显著、使用寿命长、性能稳定、免维护，管理推广应用极为方便； 5、 本发明形成的油水分离装置工作效率高、效果十分显著、适用范围广泛，包括浓烈重 油和薄层轻油等场合均有显著的油水分离效果； 6、 本发明具有生产应用方便，成本低，易于大批量生产，具有广泛的应用价值。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明一种等离子体配制疏水亲油材料表面方法成膜表面粗糖度Ra与化/ Ar混合气体压强的关系。
[0020] 图2为本发明一种等离子体配制疏水亲油材料表面方法成膜表面显微硬度HV0.05 与化/Ar混合气体压强的关系。
[0021] 图3为本发明一种等离子体配制疏水亲油材料表面方法形成转盘状产品的结构。
[0022] 其中； 第一膜1 转盘2 第二膜3 中屯、孔4。
【具体实施方式】
[0023] W下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0024] 本实施例中的一种等离子体配制疏水亲油材料表面方法，采用金属基面，材料如 不诱钢、铜质材料等，形状如带状、圆盘状等，首先表面抛光，其次在酒精溶液中用清洗，如 超声波法清洗，然后，选用合适的瓣射锻膜祀材作为等离子体磁控瓣射的阴扳(祀)进行沉 积，选用的祀材有较多的类型，如氧化物陶瓷祀材等。
[0025] 在沉积前，需预瓣射一段时间，W清洗祀面如lOmin，再W高频电压85V洗基片一段 时间，如高频电压85V清洗基片15 min，并加入反应气体，如用化和Ar等，控制两种气体的适 当压强比，并达到所需的沉积率，如化和Ar混合比：化/Ar = 3.6%，反应器内压强为3Pa，沉积 率约为5.5ym/h。
[0026] 表1瓣射工艺参数_
通过控制瓣射系统反应气体氮的分压强，控制真空室内空间氮的浓度，表面粗糖度随 着氮气分压强的增大而增大，如附图1所示，随着化/Ar混合气体压强的增大，表面粗糖度也 会随之增加。
[0027] 测定结果如表2所示，表中Ra、Rmax和Rz分别表示轮廓算术平均偏差、轮廓最大高 度和微观不平度十点高度，如附图2所示，随着N2 /Ar混合气体压强的增大，显微硬度 HV0.05数据变化范围不大，在化/Ar混合气体压强3Pa时出现最大值。
[0028] 表2成膜表面粗糖度
将工件固定在工作台上，让镶有金刚石的尖端划刻探针在所加的负载压力下与薄膜表 面接触，并将试样随工作台作水平直线移动，表面形成划痕，在显微镜下观察不同负载时得 到不同划痕。当负载增加到60N时，出现使薄膜遭到破坏的临界负载。运是反映成膜与金属 基片之间粘附作用的主要参量。
[0029] 成膜上进行测试，水滴接触角为152.5°，滚动角为4.6°，说明具有很好的疏水性能 并达到超疏水性。用注射器注射4化食用油，油滴在1S后内形成的接触角为0°，说明具有很 好的亲油性能。对比未进行等离子体磁控瓣射沉积层的基层表面，同样条件的水滴接触角 为145°，滚动角为12°。同样的上述条件的油滴，在1S后内形成的接触角为3°。表明了本方法 的效果。
[0030] 如图3所示，沉积成膜一 1和膜二3分别覆盖在转盘2的两个侧面上，形成了具有疏 水和亲油功能的新结构。转盘2的中屯、孔可W有多种形状，如图3中采用方孔4用于与转轴的 连接和定位，当转轴在动力驱动下，转盘旋转，转盘旋转时与含油水的液体接触，转盘表面 吸附油体，在刮油板和收油器配合下，收集混合液中的油被分离进入收油器，从而实现油水 分离。
[0031]除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换 方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种等离子体配制疏水亲油材料表面方法，其特征在于:采用金属基面，首先进行表 面抛光，然后在酒精溶液中进行清洗，最后选用溅射镀膜靶材作为等离子体磁控溅射的阴 极靶进行沉积。2. 根据权利要求1所述的一种等离子体配制疏水亲油材料表面方法，其特征在于:所述 金属基面采用不锈钢或铜质材料。3. 根据权利要求1所述的一种等离子体配制疏水亲油材料表面方法，其特征在于:所述 金属基面的形状为带状或圆盘状。4. 根据权利要求1所述的一种等离子体配制疏水亲油材料表面方法，其特征在于:所述 清洗方式采用超声波清洗。5. 根据权利要求1所述的一种等离子体配制疏水亲油材料表面方法，其特征在于:所述 靶材采用氧化物陶瓷靶材。6. 根据权利要求1所述的一种等离子体配制疏水亲油材料表面方法，其特征在于:在沉 积前先进行预溅射一段时间，以清洗靶面，预溅射时间为lOmin，再以高频电压85V清洗基面 15min，加入反应气体N 2和Ar，控制两种气体的压强比为3.6%，反应器内压强为3Pa。7. -种油水分离装置，其特征在于:它包括转盘(2)，所述转盘(2)上设置有中心孔(4)， 所述转盘(2)的两个侧面上分别覆盖有第一膜（1)和第二膜(3)，所述第一膜（1)和第二膜 (3)采用权利要求(1)所述方法制成。8. 根据权利要求7所述的一种油水分离装置，其特征在于:所述中心孔(4)为方孔。
【专利摘要】本发明涉及一种等离子体配制疏水亲油材料表面方法，采用金属基面，首先进行表面抛光，然后在酒精溶液中进行清洗，最后选用溅射镀膜靶材作为等离子体磁控溅射的阴极靶进行沉积。本发明一种等离子体配制疏水亲油材料表面方法，具有技术构成简单，投资小、处理效果好，易于控制，沉积层面积大和附着力强。表面处理后形成的传送带、转盘等不影响接头处后期焊接加工，易于形成的便于工业化规模生产和广泛的推广应用各类高性能油水分离成套装备。
【IPC分类】C02F1/40, B01D17/022, C23C14/35, C23C14/06
【公开号】CN105543793
【申请号】CN201510940725
【发明人】赵龙章, 郝立忠
【申请人】南京工业大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月16日