一种超亲水疏油网膜的制备方法及其在油水分离中的应用的制作方法
【专利摘要】一种超亲水疏油网膜的制备方法，以黄铜网为基底，通过简单的溶液浸泡法构筑银微纳米树枝状结构，并用聚二甲基二烯丙基氯化铵-全氟辛酸钠/二氧化硅复合物进行表面修饰而制得；该超亲水疏油网膜用于油水分离。本发明的优点是：该亲水疏油网膜的制备工艺简单，适于工业化生产；应用所述亲水疏油网膜进行油水分离，可以实现水渗透网膜而油不渗透网膜，对蔬菜油，汽油等都有较好的分离效果；该油水分离网膜易清洗，可重复利用，稳定性好，在油水分离中有非常好的应用前景。
【专利说明】一种超亲水疏油网膜的制备方法及其在油水分离中的应用
【技术领域】
[0001]本发明属于化学、化工及功能材料【技术领域】，特别是关于一种超亲水疏油网膜的制备方法及其在油水分离中的应用。
【背景技术】
[0002]由于日益增加的工业含油污水，以及频繁的溢油事故，在现代化工业进程和环境保护中，如何高效地进行油水分离已经成为一个越来越迫切的问题。
[0003]基于材料的润湿性，超疏水超亲油的薄膜已经成功制备出来。中国发明专利CN101708384A、CN101518695、CN1721030A等中报道了具有超疏水与超亲油功能的油水分离网膜，但是上述网膜不适合于大量水中的少量油的油水混合物分离，而且容易污染分离网月旲等。
[0004]中国发明专利CN102350094A, CN103316507A等中报道了一种具有超亲水和水下超疏油的油水分离器，但是工艺复杂，油水分离的环境是水下，装置繁琐，限制了其大范围的应用。
[0005]文献Yang J.；Zhang Z.；Xu X.；Zhu X.；Men X.；Zhou X.J.Mater.Chem.2012,22，2834报道了一种超亲水-超疏油的聚合物纳米复合涂层，不仅克服了亲水表面油污染的问题，还可以应用于油水分离，但是聚合物纳米复合涂层的制备工艺复杂，制备条件苛亥Ij，成本高。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种超亲水疏油网膜的制备方法及其在油水分离中的应用，该制备方法工艺简单，适于工业化生产；应用本发明提供的亲水疏油网膜进行油水分离，可以实现水渗透网膜而油不渗透网膜，对蔬菜油，汽油等都有较好的分离效果。
[0007]本发明的技术方案:
一种超亲水疏油网膜的制备方法，以黄铜网为基底，通过简单的溶液浸泡法构筑微纳米结构，并用聚二甲基二烯丙基氯化铵-全氟辛酸钠/ 二氧化硅(PDDA-PF0/Si02)复合物进行表面修饰，步骤如下:
1)把孔径为150-200目的黄铜网依次用洗涤剂、去离子水，乙醇超声清洗并干燥；
2)在避光条件下配置浓度为0.018-0.021M的AgNO3水溶液，搅拌至粉末完全溶解，按照氨水与AgNO3溶液体积比为4:10000的比例滴加浓度为27w%的氨水，得到AgNO3氨水溶液；
3)将黄铜网放入配好的AgNO3氨水溶液中浸泡30-90s，取出在90_120°C温度下干燥3-12小时；
4)配制Img/mL的聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)水溶液，把纳米SiO2颗粒按照3mg/mL的比例超声分散在聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)水溶液中，室温下边搅拌边逐滴加浓度为0.95-0.15mol/L的全氟辛酸钠水溶液，全氟辛酸钠水溶液与聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)水溶液的体积比为1:5，把生成的悬浮液放在60-80°C电热鼓风干燥箱中干燥后，得到聚二甲基二烯丙基氯化铵-全氟辛酸钠/ 二氧化硅(PDDA-PF0/Si02)复合物；
5)将上述复合物研磨成粉末按照10mg/mL的比例超声分散在无水乙醇中；
6)将步骤3)得到的黄铜网在TODA-PFCVSiO2乙醇溶液中浸泡25-35分钟，然后室温干燥1-2小时，使乙醇完全挥发，重复该浸泡-干燥操作3-4次，即可在黄铜网上制得超亲水疏油网膜。
[0008]一种所制备的超亲水疏油网膜的应用，用于油水分离，具体方法是:采用漏斗状的容器作为油水分离装置，把超亲水超疏油的网膜用橡皮圈固定在漏斗状的容器的底端，当进行油水分离时，把漏斗状的容器放在塑料容器上，油水混合物在重力的作用下，水通过网膜渗透到下面的水收集装置中，从而实现了油水分离。[0009]本发明的优点是:
本发明提供的亲水疏油网膜的设备和制备工艺简单，适于工业化生产；应用所述亲水疏油网膜进行油水分离，可以实现水渗透网膜而油不渗透网膜，对蔬菜油，汽油等都有较好的分离效果；该油水分离网膜易清洗，可重复利用，稳定性好，在油水分离中有非常好的应用前景。
[0010]【【专利附图】
【附图说明】】
图1是黄铜网构筑微纳米银树枝状结构的3000倍的扫描电镜图。
[0011]图2是超亲水疏油网膜的扫描电镜照片，其中，图2a是超亲水疏油网膜100倍扫描电镜图，图2b是超亲水疏油网膜网丝的横截面10000倍扫描电镜图。
[0012]图3是蔬菜油和水在网膜表面的接触角图片。
[0013]图4是将制备的超亲水疏油网膜用于油水分离的装置结构示意图。
[0014]图中:1.超亲水疏油网膜 2.油收集装置 3.水收集装置 【【具体实施方式】】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0015]实施例1 ;
一种超亲水疏油网膜的制备方法，以黄铜网为基底，通过简单的溶液浸泡法构筑微纳米结构，并用聚二甲基二烯丙基氯化铵-全氟辛酸钠/ 二氧化硅(PDDA-PF0/Si02)复合物进行表面修饰，步骤如下:
1)把孔径为180目的黄铜网用洗衣粉、浓度为50w%的乙醇溶液、去离子水依次超声清洗10分钟，并在电热鼓风干燥箱中干燥I小时；
2)在避光条件下称取0.849 g AgNO3粉末放入250ml去离子水中，然后在超声池中超声振荡至完全溶解；用移液管取0.08ml、浓度为27w%的氨水，逐滴加入到AgNO3溶液中，得到AgNO3氨水溶液；
3)将步骤I)处理后的黄铜网放入该溶液中60s后取出，然后放入90°C干燥箱中干燥3小时，由于AgNO3见光易分解，因此实验过程要完全避光；
4)将0.9克纳米SiO2颗粒，超声分散在300ml、浓度为1.0 mg/mL的TODA水溶液中，在室温下边搅拌边逐滴加入60ml、0.1 M全氟辛酸钠水溶液，把生成的悬浮液放在电热鼓风干燥箱中干燥后，得到I3DDA-PFCVSiO2复合物； 5)然后把TODA-PFCVSiO2复合物用研钵研磨成粉末状，称取2克TODA-PFCVSiO2复合物，超声分散在200ml乙醇溶液中使其溶解，得到TODA-PFCVSiO2乙醇溶液；
6)将步骤3)得到的黄铜网浸泡于上述TODA-PFCVSiO2乙醇溶液中30分钟，然后取出在室温条件下干燥2小时，使乙醇完全挥发，重复该浸泡-干燥操作三次，每次浸泡铜网之前需把TODA-PFCVSiO2乙醇溶液在超声池中超声10分钟，最终在黄铜网上制得超亲水疏油网膜。
[0016]图1是黄铜网构筑微纳米银树枝状结构的3000倍的扫描电镜图，图中显示:黄铜网呈现树枝状结构。
[0017]图2是超亲水疏油网膜的扫描电镜照片，图2a显示:该超亲水疏油网膜的整体形貌图，该超亲水疏油网膜以黄铜网为基体构筑微纳米银树枝状结构并且修饰roDA-PFO/SiO2复合物形成；图2b显示:该超亲水疏油网膜由微纳米银树枝状结构和roDA-PF0/Si02复合物层组成的。
[0018]将本实施例制备的超亲水疏油网膜用于油水分离，采用的油水分离装置如图4所示，包括超亲水疏油网膜1、油收集装置2和水收集装置3，超亲水疏油网膜I的网膜基底材料为180目黄铜网；具体方法是:
将蔬菜油和水按1:1的体积比配置，并在搅拌器中搅拌2小时制得油水混合物。当油水混合物加入到油水分离装置后，由于网膜具有超亲水性，并且水的密度比油的密度大，在重力作用下，水快速通过网膜，流入到下面的水收集装置中；同时，网膜具有疏油性，油不能自由通过网膜，留在上面的油收集装置中，这样就实现了油水分离。对第一次油水分离后的油和水分别再用同样的装置进行分离提纯I次，就可以达到很高的纯度。
[0019]图3是蔬菜油和水在网膜表面的接触角图片，图中显示:对水的接触角在十二分钟后接近0，对蔬菜油的接触角为147.5°。
[0020]实施例2 ；
一种超亲水疏油网膜的制备方法，步骤如下:
1)把孔径为180目的黄铜网用洗衣粉、浓度为50w%的乙醇溶液、去离子水依次超声清洗5分钟,并在电热鼓风干燥箱中干燥2小时
2)在避光条件下称取0.849 g AgNO3粉末放入250ml去离子水中，然后在超声池中超声振荡至完全溶解；用移液管取0.08ml、浓度为27w%的氨水，逐滴加入到AgNO3溶液中，得到AgNO3氨水溶液；
3)将步骤I)处理后的黄铜网放入该溶液中60s后取出，然后放入90°C干燥箱中干燥3小时，由于AgNO3见光易分解，因此实验过程要完全避光；
4)将0.9克纳米SiO2颗粒，超声分散在300ml、浓度为1.0 mg/mL的TODA水溶液中，在室温下边搅拌边逐滴加入60ml、0.1 M全氟辛酸钠水溶液，把生成的悬浮液放在电热鼓风干燥箱中干燥后，得到I3DDA-PFCVSiO2复合物；
5)然后把TODA-PFCVSiO2复合物用研钵研磨成粉末状，称取2克roDA_PF0/Si02复合物，超声分散在200ml乙醇溶液中使其溶解，得到TODA-PFCVSiO2乙醇溶液；
6)将步骤3)得到的黄铜网浸泡于上述TODA-PFCVSiO2乙醇溶液中30分钟，然后取出在室温条件下干燥2小时，使乙醇完全挥发，重复该浸泡-干燥操作三次，每次浸泡铜网之前需把TODA-PFCVSiO2乙醇溶液在超声池中超声10分钟，最终在黄铜网上制得超亲水疏油网膜。
[0021]将本实施例制备的超亲水疏油网膜用于油水分离，采用的油水分离装置和方法与实施例1基本相同，不同之处在于实验对象为汽油。实验结果表明:重复提纯3次，就可以达到很高的纯度。
【权利要求】
1.一种超亲水疏油网膜的制备方法，其特征在于:以黄铜网为基底，通过简单的溶液浸泡法构筑微纳米结构，并用聚二甲基二烯丙基氯化铵-全氟辛酸钠/ 二氧化硅复合物进行表面修饰，步骤如下: 1)把孔径为150-200目的黄铜网依次用洗涤剂、去离子水，乙醇超声清洗并干燥； 2)在避光条件下配置浓度为0.018-0.021M的AgNO3水溶液，搅拌至粉末完全溶解，按照氨水与AgNO3溶液体积比为4:10000的比例滴加浓度为27w%的氨水，得到AgNO3氨水溶液； 3)将黄铜网放入配好的AgNO3氨水溶液中浸泡30-90s，取出在90_120°C温度下干燥3-12小时； 4)配制Img/mL的聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液,把纳米SiO2颗粒按照3 mg/mL的比例超声分散在聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中，室温下边搅拌边逐滴加浓度为0.95-0.15mol/L的全氟辛酸钠水溶液，全氟辛酸钠水溶液与聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液的体积比为1:5，把生成的悬浮液放在60-80°C电热鼓风干燥箱中干燥后，得到聚二甲基二烯丙基氯化铵-全氟辛酸钠/二氧化硅复合物； 5)将上述复合物研磨成粉末按照10mg/mL的比例超声分散在无水乙醇中； 6)将步骤3)得到的黄铜网在TODA-PFCVSiO2乙醇溶液中浸泡25-35分钟，然后室温干燥1-2小时，使乙醇完全挥发，重复该浸泡-干燥操作3-4次，即可在黄铜网上制得超亲水疏油网膜。
2.一种如权利要求1所制备的超亲水疏油网膜的应用，其特征在于:用于油水分离，具体方法是:采用漏斗状的容器作为油水分离装置，把超亲水超疏油的网膜用橡皮圈固定在漏斗状的容器的底端，当进行油水分离时，把漏斗状的容器放在塑料容器上，油水混合物在重力的作用下，水通过网膜渗透到下面的水收集装置中，从而实现了油水分离。
【文档编号】B01D17/022GK103585788SQ201310575225
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】袁志好, 姬悄悄, 杜学丽 申请人:天津理工大学