一种油水分离网的制备方法
【专利摘要】一种油水分离网的制备方法，涉及固体表面浸润性。包括以下步骤：1)将铜网清洗后，晾干、备用；2)配制ZrOCl2·8H2O溶液，加入氢氟酸，混合后静置，再加入C6H5PO(OH)2溶液，得苯膦酸锆反应液；3)将铜网放入以聚四氟乙烯为内胆的反应釜中，加入苯磷酸锆反应液，将反应釜放在恒温箱中反应，反应完成后，取出反应釜，再将铜网取出后冲洗干燥，得油水分离网。将油水混合物倾倒在油水分离网上，油会浸透分离网而透过，而水会截留在油水分离网之上，能够将油水混合物的油与水进行分离。不仅能够实现油水混合物的分离，而且还可以实现乳化油的油水混合物分离，进而还能够实现污水处理中常见的有机物与水的分离。
【专利说明】
一种油水分离网的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及固体表面浸润性，尤其是涉及一种油水分离网的制备方法。
【背景技术】
[0002]固体表面的浸润性在表面化学的理论研究和实际应用领域都有着重要的价值(P.AussiI1us,D.Quere,Nature 411 (2001 )924.) D 自从0nda(0nda TjShibuichi SjSatohN，et al.Super-water-repellent fractal surfaces[J].Langmuir，12(1996)2125-2127.)等1996年首次报道在实验室合成出人造超疏水表面以来，超疏水表面引起了研究人员的广泛兴趣。(所谓超疏水性表面一般是指与水的接触角(contact angle)大于150°、滾动角小于10°的表面近年来，固体表面同时具有超疏水、超亲油性质有许多潜在的工业应用价值也愈加引起了人们的关注，例如利用这些性质来进行油水分离。目前利用超疏水、超亲油性质进行油水分离的制备方法大致可以分为两类。一类是通过喷涂的方法。如江雷小M(L.Feng,Z.Y.Zhang,Z.H.Mai,Y.M.Ma,B.Q.Liu,L.Jiang,D.B.Zhu,A superhydrophobicand super-oleophilic coating mesh film for the separat1n of oil and water[J]，Angew.Chem.1nt.Edit.43(2004)2012-2014.)首次提出了通过在不绣钢网表面上喷涂含30%低表面能物质(聚四氟乙烯)的乳胶，再干燥，制备出超疏水、亲油表面薄膜用于油水分离。同样是在不绣钢铜网上，1'11((:.11'11，(:.^831，(:』.如叫，5.11(110丨.(:.(:1^叫，Fabricat1n of superhydrophobic and superoleophilic polystyrene surfaces by afacile one-step method[J] ,Macromol.Rapid Commun，28(2007)2262-2266.)等通过喷涂2%的聚苯乙烯在不绣钢表面上，经过特定、严格的条件，制得超疏水、超亲油表面。Yang(Yang，H.；P i , P.H.；Ca i , Z.Q.；Wen ,X.F.； Wang , X.B.；Cheng ,J.； Yang ,Z.R.Appl.Surf.Sc1.256(2010)4095-4102.)等利用四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷的特性采用溶胶-凝胶法制备出超疏水、超亲油表面。这一方法要求较高的温度，且实验条件也必须严格控制。另一类是通过电化学、化学或是酸刻蚀等方法制备出粗糙结构表面，然后修饰上长链脂肪酸或硫醇等低表面能物质制得具有超疏水、超亲油性质的表面(S.T.Wang，Y.L.Song,L.Jiang,Microscale and nanoscale hierarchical structured mesh filmswith superhydrophobic and superoleophilic properties induced by long-chainfatty acids[J],Nanotechnology 18(2007)l_5.C.X.Wang，T.J.Yao，J.Wu，C.Ma，Z.X.Fan，Z.Y.WangjY.R-ChengjQ-LinjB.YangjFacile approach in fabricatingsuperhydrophobic and superoleophilic surface for water and oil mixtureseparat1n[J],ACS Appl.Mater.1nterfaces I(2009)2613-2617.Q.Μ.Pan，M.Wang，
H.B.Wang,Separating small amount of water and hydrophobic solvents by novelsuperhydrophobic copper meshes [J]，Appl.Surf.Sci.254(2008)6002-6006.)。这一方法实验比较繁琐、耗时，并且修饰低表面能物质和基底结合力不强，容易脱掉，不稳定。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种油水分离网的制备方法。
[0004]本发明包括以下步骤:
[0005]I)将铜网清洗后，晾干、备用；
[0006]2)配制ZrOCl2.SH2O溶液，加入氢氟酸，混合后静置，再加入C6H5PO(OH)2溶液，得苯膦酸错反应液；
[0007]3)将铜网放入以聚四氟乙烯为内胆的反应釜中，加入苯磷酸锆反应液，将反应釜放在恒温箱中反应，反应完成后，取出反应釜，再将铜网取出后冲洗干燥，得油水分离网。
[0008]在步骤I)中，所述铜网清洗可将铜网依次用去离子水、乙醇、丙酮超声清洗5min。
[0009]在步骤2)中，所述ZrOCl2.8H20溶液的摩尔浓度可为0.4?0.6mol/L;所述氢氟酸与ZrOC12.SH2O溶液的体积比可为(2.5?3.5):1;所述静置的时间可为0.3?2h ;所述C6H5PO(OH)2溶液的摩尔浓度可为0.1?0.2mol/L;C6H5P0(0H)2溶液与ZrOCl2.8H20溶液的体积比可为(4?6):1。
[0010]在步骤3)中，所述加入苯磷酸锆反应液，可没过铜网，最好是高出铜网0.8?1.5cm;所述反应的温度可为100?130 °C，反应的时间可为1.5?2.5h;所述冲洗可采用乙醇冲洗。
[0011 ]将油水混合物倾倒在油水分离网上，油会浸透分离网而透过，而水会截留在油水分离网之上，能够将油水混合物的油与水进行分离。
[0012]本发明运用水热法在铜网表面原位结晶生长苯膦酸锆薄膜，可获得以苯环为表面的定向排列的具有微纳米级粗糖的表观结构，使铜网具有超疏水和超未油的性质，可以对油水混合物进行分离。由于在铜网基底上原位结晶生长，没有进行任何低表面能物质修饰，苯膦酸锆膜与基底存在一定的结合力，因而油水分离网具有一定的稳定性。这种油水分离网不仅能够实现油水混合物的分离，而且还可以实现乳化油的油水混合物分离，进而还能够实现污水处理中常见的有机物与水的分离，在实际生产运用过程中有较好的应用前景。
【附图说明】
[0013]图1为铜网上原位结晶的苯磷酸锆膜的扫描电镜图。
[0014]图2为铜网上原位结晶的苯磷酸锆薄膜的表面浸润性。a)水滴在其表面的接触角，b)油滴在其表面的接触角。
[0015]图3为铜网上原位结晶的苯磷酸锆薄膜制备的油水分离网分离油水混合物。a)油水混合物(水用甲基橙染色)，b)分离过程，c)分离后的油与水。
[0016]图4为铜网上原位结晶的苯磷酸锆薄膜制备的油水分离网分离乳化的油水混合物。a)超声波超声5min后形成的乳化的油水混合物(水用甲基橙染色)，b)分离过程，c)分离后的油与水。
[0017]图5为铜网上原位结晶的苯磷酸锆薄膜制备的油水分离网分离非极性有机物甲苯与水混合物(水用甲基橙染色ha)有机物甲苯与水混合物，b)分离过程，c)分离后的甲苯与水。
【具体实施方式】
[0018]下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0019]实施例1
[0020]I)将铜网依次用去离子水、乙醇、丙酮超声清洗5min后，室温下干燥备用。
[0021]2)取ZrOCl2.8H20 1.38g溶解于塑料瓶中，用1mL的去离子水溶解，然后用移液枪加入3.25mL浓HF溶液于烧杯中，静置30min。取C6H5PO(OH)2 1.17g于烧杯中，加入50mL去离子水超声溶解，并把该溶液倒入配有ZrOCl2.SH2O的塑料烧杯中。混合均匀，加水稀释到10mL，配制苯膦酸锆反应液；
[0022]3)将铜网放入以聚四氟乙烯为内胆的反应釜中，加入苯磷酸锆反应液，高出铜网lcm，将反应釜放在恒温箱100°C_130°C的恒温箱中反应1.5-2.5h。反应完成后，取出反应釜，再将铜网用乙醇冲洗，取出后干燥，即得油水分离网。
[0023]图1为铜网上原位结晶的苯磷酸锆膜的扫描电镜图。在图1中，标尺为50μπι。从图1中可以看出，原位结晶的苯磷酸锆的表面形成致密的含苞未放的玫瑰花瓣结构。
[0024]图2为铜网上原位结晶的苯磷酸锆薄膜的表面浸润性。a)水滴在其表面的接触角
b)油滴在其表面的接触角。水滴在原位结晶的苯磷酸锆的表面的接触角为158°;油滴在原位结晶的苯磷酸锆表面的接触角为4.2°。这一实验结果表明，原位结晶的苯磷酸锆膜表面具有超疏水及超未油的性质。
[0025]实施例2
[0026]I)将铜网依次用去离子水、乙醇、丙酮超声清洗5min后，室温下干燥备用。
[0027]2)取ZrOCl2.8H20 1.35g溶解于塑料瓶中，用1mL的去离子水溶解，然后用移液枪加入3.27mL浓HF溶液于烧杯中，静置30min。取C6H5PO(OH)2 1.2g于烧杯中，加入50mL去离子水超声溶解，并把该溶液倒入配有ZrOCl2.SH2O的塑料烧杯中。混合均匀，加水稀释到I OOmL，配制苯膦酸锆反应液。
[0028]3)将铜网放入以聚四氟乙烯为内胆的反应釜中，加入苯磷酸锆反应液，液面高出铜网lcm，将反应釜放在恒温箱115°C的恒温箱中反应2.2h。反应完成后，取出反应釜，再将铜网用乙醇冲洗，取出后干燥，即得油水分离网。
[0029]图3为铜网上原位结晶的苯磷酸锆制备的油水分离网分离油水混合物。a)油水混合物，b)分离过程，c)分离后的油与水。从图3中可以看出，将油水混合物倾倒油水分离网上，油会浸透分离网而透过，而被甲基橙染色的水会截留在油水分离网之上，油水混合物的油与水实现了分离。分离效率达到95.9%。
[0030]实施例3
[0031]I)将铜网依次用去离子水、乙醇、丙酮超声清洗5min后，室温下干燥备用。
[0032]2)取ZrOCl2.8H20 1.4g溶解于塑料瓶中，用1mL的去离子水溶解，然后用移液枪加入3.3mL浓HF溶液于烧杯中，静置30min。取C6H5PO(OH)2 1.15g于烧杯中，加入50mL去离子水超声溶解，并把该溶液倒入配有ZrOCl2.SH2O的塑料烧杯中。混合均匀，加水稀释到I OOmL，配制苯膦酸锆反应液。
[0033]3)将铜网放入以聚四氟乙烯为内胆的反应釜中，加入苯磷酸锆反应液，液面高出铜网lcm，将反应釜放在恒温箱110°C的恒温箱中反应2h。反应完成后，取出反应釜，再将铜网用乙醇冲洗，取出后干燥，即得油水分离网。
[0034]图4为铜网上原位结晶的苯磷酸锆制备的油水分离网分离乳化的油水混合物。a)超声波超声5min后形成的乳化的油水混合物，b)分离过程，c)分离后的油与水。从图4中可以看出，将乳化的油水混合物倾倒油水分离网上，油会浸透分离网而透过，而被甲基橙染色的水会截留在油水分离网之上，能够将乳化的油水混合物油与水进行分离。分离效率达到93.7%。
[0035]实施例4
[0036]I)将铜网依次用去离子水、乙醇、丙酮超声清洗5min后，室温下干燥备用。
[0037]2)取ZrOCl2.8H20 1.36g溶解于塑料瓶中，用1mL的去离子水溶解，然后用移液枪加入3.2mL浓HF溶液于烧杯中，静置30min。取C6H5PO(OH)2 1.18g于烧杯中，加入50mL去离子水超声溶解，并把该溶液倒入配有ZrOCl2.SH2O的塑料烧杯中。混合均匀，加水稀释到I OOmL，配制苯膦酸锆反应液。
[0038]3)将铜网放入以聚四氟乙烯为内胆的反应釜中，加入苯磷酸锆反应液，液面高出铜网lcm，将反应釜放在恒温箱121°C的恒温箱中反应1.8h。反应完成后，取出反应釜，再将铜网用乙醇冲洗，取出后干燥，即得油水分离网。
[0039]图5为铜网上原位结晶的苯磷酸锆制备的油水分离网分离非极性有机物甲苯与水混合物。a)有机物甲苯与水混合物，b)分离过程，c)分离后的甲苯与水。从图5中可以看出，有机物与水的混合物倾倒油水分离网上，有机物会浸透分离网而迅速通过，而被甲基橙染色的水会截留在油水分离网之上，有机物与水的混合物中有机物与水实现了分离，分离效率达到91.3%。
【主权项】
1.一种油水分离网的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 1)将铜网清洗后，晾干、备用； 2)配制ZrOCl2.SH2O溶液，加入氢氟酸，混合后静置，再加入C6H5PO(OH)2溶液，得苯膦酸错反应液； 3)将铜网放入以聚四氟乙烯为内胆的反应釜中，加入苯磷酸锆反应液，将反应釜放在恒温箱中反应，反应完成后，取出反应釜，再将铜网取出后冲洗干燥，得油水分离网。2.如权利要求1所述一种油水分离网的制备方法，其特征在于在步骤I)中，所述铜网清洗是将铜网依次用去离子水、乙醇、丙酮超声清洗5min。3.如权利要求1所述一种油水分离网的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述ZrOCl2.8H20溶液的摩尔浓度为0.4?0.6mol/L。4.如权利要求1所述一种油水分离网的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述氢氟酸与ZrOCl2.8H20溶液的体积比为(2.5?3.5):1。5.如权利要求1所述一种油水分离网的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述静置的时间为0.3?2h。6.如权利要求1所述一种油水分离网的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述C6H5PO(OH) 2溶液的摩尔浓度为0.I?0.2mol/L。7.如权利要求1所述一种油水分离网的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述C6H5PO(OH)2溶液与ZrOCl2.8出0溶液的体积比为(4?6):1。8.如权利要求1所述一种油水分离网的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述加入苯磷酸错反应液，可没过铜网，最好是高出铜网0.8?1.5cm。9.如权利要求1所述一种油水分离网的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述反应的温度为100?130°C，反应的时间为1.5?2.5h。10.如权利要求1所述一种油水分离网的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述冲洗采用乙醇冲洗。
【文档编号】B01D17/022GK105999769SQ201610396879
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】张芹, 孙文, 李钦涛, 徐杰
【申请人】集美大学