化学稳定的低油粘附性油水分离膜、其制备方法及用途
【专利摘要】本发明公开了一种化学稳定的低油粘附性油水分离膜、其制备方法及用途。该分离膜包括：具有复数通孔的基材，其中所述通孔的孔径为100～2000目；以及，至少原位生长在基材表层和所述通孔孔壁上的纳米片层，该纳米片层主要由复数金属氢氧化物和/或金属氧化物纳/微米片组成，纳/微米片的纵向高度为20nm～2μm、横向宽度为10～2000nm。该分离膜可通过强电解质环境诱导氧化的方法制备。本发明的分离膜具有超亲水、水下超疏油及低油粘附性的特点，可用于对油水混合物，例如工业或生活污水进行净化，并分离脱除分散在水中的油滴，具有分离高效快速、无需外力驱动、易清洗、耐污染性好等优点，且制备工艺简单、材料来源广泛、成本低，易于实现大规模制备，适于产业化应用。
【专利说明】化学稳定的低油粘附性油水分离膜、其制备方法及用途
【技术领域】
[0001]本发明属于化学化工、功能材料及纳米【技术领域】，特别涉及具有超亲水及水下超低油粘附性质的分离膜的制备及其用途。
【背景技术】
[0002]生产生活中含油污水的排放对水体造成的污染日益严重，生产生活中排放的污水主要包括含油的污水和含水的废油，因此对油水的分离在在社会生产和人们的日常生活中有着广泛的应用需求。大量研究报道了采用超亲油超疏水的材料制备油水分离材料，如文献 Nanotechnology 2007, 18,015103; ACS App1.Mater.1nterface, 2009, I, 2613 ；Adv.Mater., 2012，2, 3666等均报道了可用于油水分离的超疏水超亲油的功能网膜材料；CN1101518695A，CN172103A及CN1387932A等也公开了超疏水超亲油的油水分离膜材料。但是这些材料都在实现油水分离效果的同时也存在一些问题:如需要在在制备过程中弓I入含氟的材料，使用中氟的流失容易造成对环境的二次污染；以及，在空气中超疏油的材料在实际的含水体系中容易失去疏油性能的缺点，这些问题使这类超疏水超亲油材料在含油污水的分离的领域受到限制。
[0003]而在现实生活中，包含大量水以及少量油的含油污水来源广泛，如石油开采、以及在纺织工业中生成的印染废水、在食品加工、机械行业以及化工行业排出的大量废水都是这类含油废水。对于这种污水，超亲油超疏水的分离膜材料的分离效果就受到制约。文献Adv.Mater., 2011，23，4270和CN102029079A报道了采用在网膜基底上涂布超亲水水凝胶的方法制备了超亲水及水下超疏油的油水分离膜，但有机高分子材料在化学以及热稳定性较差，因此在苛刻环境中的分离受到限制。
【发明内容】
[0004]本发明的目的之一在于提供一种化学稳定的低油粘附性油水分离膜，其表面分布具有低油粘附力的纳米片层结构，在空气环境和水下超亲水，且在水下超疏油。
[0005]本发明的目的之二在于提供制备前述分离膜的方法，其具有成本低、效率高及稳定性优良等特点。
[0006]本发明的目的之三在于提供前述分离膜在分离油水混合体系中的用途。
[0007]为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括:
一种化学稳定的低油粘附性油水分离膜，其特征在于包括:
具有复数通孔的基材，其中所述通孔的孔径为100?2000目，
以及，至少原位生长在所述基材表层和所述通孔孔壁上的纳米片层，所述纳米片层主要由复数金属氢氧化物和/或金属氧化物纳/微米片组成，所述纳/微米片的纵向高度为20nm?2 μ m、横向宽度为10?2000nm。
[0008]进一步的，所述金属氢氧化物和/或金属氧化物包括但不限于氧化铁、水合氧化铁、四氧化三铁中的任一种或两种以上的组合。[0009]进一步的，所述基材包括但不限于网状材料或多孔泡沫材料。
[0010]一种化学稳定的低油粘附性油水分离膜的制备方法，包括:
提供具有复数通孔的基材前体，其中至少所述基材前体表层及所述通孔孔壁上覆盖有主要由铁元素组成的材料层，并且所述通孔的孔径为100?2000目，
取所述基材前体置于含氧化剂的碱性溶液中，至少使所述基材前体表层和所述通孔孔壁上原位生长形成所述纳米片层，而后取出所述基材前体清洗并干燥，获得所述分离膜。
[0011]进一步的，所述基材前体包括但不限于铁网或铁制多孔泡沫材料、镀铁的金属和/或非金属网或多孔泡沫材料中的任一种。
[0012]前述的任一种化学稳定的低油粘附性油水分离膜在分离油水混合体系中的用途。
[0013]与现有技术相比，本发明的优点包括:
(1)提供了一种具有在空气环境和水下超亲水超疏油、超低油粘附性等特点的新型油水分离膜，其对环境友好，无毒害物质，抗溶胀及腐蚀性强，稳定性好，抗污染性强，易清洗，可重复使用，是一种高效环保的油水分离膜材料，其对于二氯乙烷、汽油、柴油、动植物油、正己烷、石油醚、甲苯、原油等与水的混合物都具有快速高效的分离性能；
(2)提供了一种仅需简单的一步氧化反应即可实现的，具有工艺简单、原料廉价易得、成本低廉等特点的新型油水分离膜制备方法，可用于大面积制备油水分离膜材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1a-图1c是本发明实施例1中所获油水分离膜的扫描电镜图片，其中，图1a为膜表面的大面积扫面电镜照片；图lb、lc分别是不同条件下制备的无机纳米片层的局部放大扫描电镜图。
[0015]图2是本发明实施例1中在空气环境中的测量水滴在所获油水分离膜表面接触角的光学照片(液滴为5微升)。
[0016]图3是本发明实施例1中在水下测量正己烷液滴在所获油水分离膜表面的接触角的光学照片(液滴为5微升)。
[0017]图4a_4d是本发明实施例1中所获油水分离膜的对二氯乙烷油滴的粘滞行为光学照片，其中图4a所示为油滴接触网膜表面，图4b所示为在网膜表面按压油滴使在压力下接触，图4c所示为将油滴提离网膜表面时油滴与表面的低粘滞行为，图4d所示为油滴被提离表面之后油滴恢复原状(液滴为5微升)。
[0018]图5a是本发明实施例1中一种基于所述油水分离膜的分离装置的应用效果图； 图5b是利用图5a所示分离装置分离后的水相放大图。
【具体实施方式】
[0019]鉴于现有油水分离材料的诸多缺陷，本案发明人经长期研究和实践，得以探知本发明的技术方案，其主要是通过构建高化学稳定性的无机纳米材料及结构，从而获得化学稳定性优异的超亲水-超疏油表面的分离膜，并可用于苛刻酸碱条件及有机溶剂体系环境下的分离。
[0020]作为本发明技术方案的一个方面，其所涉及的系一种化学稳定的低油粘附性油水分离膜，包括:具有复数通孔的基材，其中所述通孔的孔径为100~2000目，
以及，至少原位生长在所述基材表层和所述通孔孔壁上的纳米片层，所述纳米片层主要由复数金属氢氧化物和/或金属氧化物纳/微米片组成，所述纳/微米片的高度为20nm ~2 μ m、宽度为 10 ~2000nm。
[0021]进一步的 讲，本发明的油水分离膜具有可控的微米和纳米复合结构，包括:微米级的网孔、纳米级的片状结构所形成的大长径比纳米线结构。
[0022]应当理解，本发明中的“纳/微米片”系指在高、宽之中的至少一个方面具有纳米级尺度的，且宽度远远大于厚度的薄片状结构，其与诸如线、点等一维形态是迥异的。
[0023]更具体的讲，在一些典型实施方案之中，本发明的油水分离膜主要是通过在100^2000目的网状或多孔泡沫材料，特别是具有金属层的织网或多孔泡沫材料上原位生成连续的无机氧化物/氢氧化物纳米片而形成。所述油水分离膜依据基底材料的目数形成具有不同大小尺寸的孔，孔径随随原始基底孔径的减小而减小，例如，当原始织网及多孔泡沫材料基底(亦可理解为基材前体)的孔径尺寸在2~150μπι之间时，油水分离膜的尺寸为2~150 μ m之间。
[0024]进一步的，本发明中的金属氢氧化物和/或金属氧化物可以选自但不限于氧化铁、水合氧化铁、四氧化三铁中的任一种或多种。这些金属氢氧化物、金属氧化物较之其它铜、铬等金属的氢氧化物、氧化物，不仅更易于形成，且无任何生物毒性，更为安全环保。
[0025]在一典型实施例中，所述油水分离膜包含金属网，所述金属网的网格尺寸在100-2000目之间，纳米片层中的纳米片的纵向高度在20nm至5μπι、横向宽度在10_2000nm之间。
[0026]进一步的，本发明的基材前体可选用但不限于铁或含铁(例如，镀铁的)的铝、钛、不锈钢等及其纤维织物或尼龙、维纶、芳纶、涤纶等纤维织物网或多孔泡沫材料，优选采用铁网或铁制多孔泡沫材料、镀铁的金属和/或非金属网或多孔泡沫材料等材料。
[0027]本发明的油水分离膜在空气环境和水下具有超亲水性质和超疏油性质，稳定性良好，且具有优异的耐酸碱性及抗有机溶剂溶解性能，例如:
(I)所述油水分离膜具有粗糙纳米片层结构表面，并具有空气中超亲水和水下超疏油的特征，空气中水的接触角小于10°，且趋近于0°，水下油的接触角大于140°，采用高灵敏度微电机械天平系统(DataPhisics,DCAT 11 Germany)测试所述油水分离膜的对多种油类的粘附行为时，所述油水分离膜呈现出水下对油滴的低粘附力行为，粘附力小于10 μ N。
[0028](2)所述油水分离膜具有优异的化学稳定性，例如，在pH值>1强酸性条件下稳定，在碱性条件下保持稳定。
[0029](3)所述油水分离膜对多种有机试剂包括烷烃类、卤代烷烃类、醇类、醚类、苯及衍生物、酮类、汽油、柴油、食用油等稳定，例如，通过将本发明的油水分离膜于水性、油性或油水混合体系中长时间浸溃(15天以上)，其纳米片层结构仍保持初始形态，无坍塌、变形等问题，并仍保持良好的油水分离效率。
[0030]作为本发明技术方案的另一个方面，其还涉及一种化学稳定的低油粘附性油水分离膜的制备方法，其主要是采用强电解质环境诱导氧化的方法，在前述基材前体，例如100-2000目的金属网、金属纤维织物网格及多孔泡沫材料支架上原位生长高度为几百纳米到几微米的的金属氧化物或氢氧化物的薄层纳米片，从而构建具有粗糙微/纳结构的油水分离膜材料表面。
[0031]更具体的讲，本发明的制备方法包括:以前述基材前体为基底，采用在高浓度碱溶液中刻蚀的方法，通过调控反应体系温度及氧化时间，从而在前述基材前体，例如金属网格或泡沫材料支架上制得具有粗糙微/纳结构表面的金属氧化物或氢氧化物的无机纳米片层结构的油水分离膜。
[0032]在一典型实施方案之中，该油水分离膜的制备方法包括:
提供具有复数通孔的基材前体，其中至少所述基材前体表层及所述通孔孔壁上覆盖有主要由铁元素组成的材料层，并且所述通孔的孔径为100?2000目，
取所述基材前体置于含氧化剂的碱性溶液中，至少使所述基材前体表层和所述通孔孔壁上原位生长形成所述纳米片层，而后取出所述基材前体清洗并干燥，获得所述分离膜。
[0033]而在一更为具体的实施案例中，该油水分离膜的制备方法包括以下步骤:
(O将金属网或多孔泡沫材料基底浸泡在去离子水中超声振荡去除表面的杂质，再将其浸没在无水乙醇中超声振荡清洗后取出用去离子水冲洗后干燥；
(2)用电子天平分别称取无机碱和氧化剂在水中溶解配制成均匀的碱性水溶液(亦可认为是强电解质溶液)。
[0034](3)将预先洗干净并干燥的基底材料浸泡在碱性水溶液诱导生长无机纳米片材料，从而在金属基底表面形成包覆网格及多孔材料支架的纳米片层金属氧化物或氢氧化物，得到具有水下超疏油/超低油粘附性质的油水分离膜。
[0035](4)将反应完毕后的分离膜取出，用去离子水反复清洗干净，在空气中自然晾干。
[0036]较为优选的，前述碱性溶液中所含碱性物质的浓度为0.5-10 M0而所述碱性物质可选用无机碱和/或有机碱，例如，可选用氢氧化钠、氢氧化钾或氨水等无机碱，也可选用醇的碱金属盐等有机碱，例如甲醇钠、乙醇钠或叔丁醇钠，且均不限于此。
[0037]较为优选的，前述碱性溶液中所含氧化剂的浓度为0.1-10.0 M0而所述氧化剂可选用过氧化氢和/或过硫酸盐，例如，可选用过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵等过硫酸盐，但不限于此。
[0038]藉由前述制备工艺，可以在基材上形成层叠排列的纳米片层结构，此种纳米片层结构具有表面超亲水特性，且因各纳/微米片之间密集分布有薄层状的间隙，其可以在浸没在水体系中时瞬间汲取水分，并在片层间隙之间迅速铺展且片层之间的间隙能够高效锁住吸附的水分，在基底表面行程连续稳定的水阻隔层。这种基于粗糙的微米与纳米复合的结构的水阻隔层可以阻止油接触分离膜基底，从而在分离过程中阻止油通过分离膜，而由于采用大孔基材的特点，水可以迅速通畅地穿过孔道，从而实现高效的油水分离。且这种片层结构在反复过滤过程中不易脱落、损坏，具有高的稳定性能。
[0039]经测试表明，水在本发明的油水分离膜(以下亦可简称“分离膜”)表面的接触角小于10°，且分离膜具有微米级孔径，分离膜孔径范围在5?145微米之间，水分子能轻易地穿过所述的油水分离膜，该分离膜具有高水透过速率。油相(如正己烷、石油醚、甲苯、苯、二氯乙烷、柴油、汽油、煤油、原油、动植物油等)在所述分离膜表面的接触角均大于140°，而且油滴对分离膜表现出极低的粘附力，即油在本发明所述的分离膜表面不能粘附，更不能粘附，因此也不能穿过分离膜。当将本发明的油水分离膜放置于垂直的分离装置中，并将分离膜用夹子固定，将油水混合物倒入分离装置中，混合物中的水可以快速通过分离膜，而油被阻挡在分离膜的上方，实现油水分离。同时在过滤过程中所述油水分离膜可以在水环境中瞬间汲取水分并在后续的分离过程中将水分保持在纳米片层结构中，形成稳定的水保护层，使油类不能接触到分离膜基底，从而在水保证水快速通过的同时有效阻隔油。该油水分离膜具有分离速度快，分离效率高、无需外力驱动等优点，并且通过简单清洗之后，可以实现重复利用。
[0040]进一步的，本发明的油水分离膜在适当调控原始基底(S卩，基材前体)及基材孔径的条件下(孔径范围优选为1-10微米)，还可以具有高效分离微米级水包油乳液的功能。
[0041]本发明的油水分离膜可用于多种工业、生活污水，例如，包含动植物油、石油、汽、柴油及原油等多种类型含油污水的分离。
[0042]以下结合若干较佳实施例及附图对本发明的技术方案作更为详细的解释说明。
[0043]实施例1
(I)将250目的不锈钢网分别浸入去离子水和乙醇中超声清洗，然后用去离子水洗净后自然晾干。
[0044](2)在室温下，在150mL烧杯中加入IOOmL水，氢氧化钠3克和0.96克过硫酸钾，磁力搅拌混合均匀，配制成均匀的水溶液，升温至70°C备用。
[0045](3)将步骤⑴中预先洗净的不锈钢浸泡在溶液中发生反应，反应时间为3小时，从而在金属网表面形成包覆金属网的氧化铁纳米片，纳米片的高度约为100纳米、宽度约为100纳米，将反应完毕后的网膜取出，用去离子水反复清洗干净，在空气中自然晾干，得到的具有在空气环境中和水下超亲水和在水下超疏油性质的油水分离膜，该膜的孔径约为55-60微米，其表面形貌请参阅图1a-图lc。
[0046](4)用接触角测量仪测量步骤(3)所获油水分离膜，该膜表面在空气环境中对5微升的水的接触角小于10°，为超亲水材料(如图2所示)；将所述油水分离膜浸没在水中，在水下测量网膜表面对5微升的石油醚的接触角大于140°，为水下超疏油材料，接触角如图3所示。参阅图4a_4d，用高灵敏度微电机械天平测量在水下油滴对油水分离膜表面的粘附力。将5微升的石油醚液滴悬挂固定在悬浮在水中金属帽中，缓慢地移动油滴使之油水分离膜表面接触并挤压后回复到原位，记录整个过程力的变化，并计算出网膜对油滴的粘附力数值，结果表明，该油水分离膜在水下对石油醚液滴的粘附力小。
[0047](5)采用图5a所示的装置进行油水分离实验。将所述油水分离膜放置于垂直放置的分离装置中间并用夹子固定，将石油醚和水按比例1:1在磁力搅拌条件下获得油水混合物，倒入上部分的进口倒入分离装置中，混合物中的水快速通过膜，而石油醚被阻挡在油水分离膜的上方不能通过(如图5a_5b所示)，即时实现高效的油水分离，用总有机碳分析仪检测得到的分离效率大于99.9%。
[0048](6)将所述油水分离膜浸没于石油醚溶剂中，浸没15天，纳米片结构未被破坏，仍体现出超亲水-超疏油的特性，空气环境中对水的接触角小于10°，在水下测量该膜表面石油醚的接触角大于140°。
[0049]实施例2
(I)将500目的不锈钢网分别浸入去离子水和乙醇中超声清洗，然后用去离子水洗净后自然晾干。
[0050](2)在室温下，在150mL烧杯中加入IOOmL水，氢氧化钾2.7克和4.32克过硫酸铵，，磁力搅拌混合均匀，配制成均匀的水溶液，升温至50°C备用。
[0051](3)将步骤(I)中预先洗净的不锈钢网浸泡在溶液中发生反应，反应时间为6小时，从而在金属网表面形成包覆金属网的氧化铁纳米片，纳米片的高度约为300纳米、宽度约为300纳米，将反应完毕后的网膜取出，用去离子水反复清洗干净，在空气中自然晾干，得到的具有在空气环境中和水下超亲水和在水下超疏油性质的油水分离膜，该膜的孔径约为10-20微米，其表面形貌与实施例1相似。
[0052](4)用接触角测量仪测量步骤(3)所获油水分离膜，该膜表面在空气环境中对5微升的水的接触角小于10°，为超亲水材料；将所述油水分离膜浸没在水中，在水下测量分离膜表面对5微升的柴油的接触角大于140°，为水下超疏油材料。用高灵敏度微电机械天平测量在水下油滴对油水分离膜表面的粘附力。将5微升的柴油液滴悬挂固定在悬浮在水中金属帽中，缓慢地移动油滴使之与分离膜表面接触并挤压后回复到原位，记录整个过程力的变化，并计算出网膜对油滴的粘附力数值，结果表明，所述油水分离膜在水下对柴油液滴的粘附力小。
[0053](5)采用图5a所示的装置进行油水分离实验。将所述油水分离膜放置于垂直放置的分离装置中间并用夹子固定，将柴油和水按比例5:3在磁力搅拌条件下获得油水混合物，倒入上部分的进口倒入分离装置中，混合物中的水快速通过网膜，而柴油被阻挡在油水分离膜的上方不能通过，即时实现高效的油水分离，分离后的水和油用总有机碳分析仪检测得到的分离效率大于99.9%。
[0054](6)将油水分离膜浸没于柴油体系中，浸没15天，纳米片结构未被破坏，仍体现出超亲水-超疏油的特性，空气环境中对水的接触角小于10° ,在水下测量该膜表面柴油的接触角大于140°。
[0055]实施例3
(I)将800目的不锈钢网分别浸入去离子水和乙醇中超声清洗，然后用去离子水洗净后自然晾干。
[0056](2)在室温下，在150mL烧杯中加入IOOmL水，氢氧化钠5克和6.42克过硫酸铵，磁力搅拌混合均匀，配制成均匀的水溶液，升温至40°C备用。
[0057](3)将步骤(I)中预先洗净的不锈钢网浸泡在溶液中发生反应，反应时间为3小时，从而在金属网表面形成包覆金属网的氧化铁纳米片，纳米片的高度约为300纳米、宽度约为400纳米，将反应完毕后的膜取出，用去离子水反复清洗干净，在空气中自然晾干，得到的具有在空气环境中和水下超亲水和在水下超疏油性质的油水分离膜，网膜的孔径约为3-7微米，其表面形貌与实施例1相似。
[0058](4)用接触角测量仪测量步骤)(3)所获油水分离膜，该膜表面在空气环境中对5微升的水的接触角小于10°，为超亲水材料；将所述油水分离膜浸没在水中，在水下测量网膜表面对5微升的汽油接触角大于140°，为水下超疏油材料。用高灵敏度微电机械天平测量在水下油滴对油水分离膜表面的粘附力。将5微升的汽油液滴悬挂固定在悬浮在水中金属帽中，缓慢地移动油滴使之与分离膜表面接触并挤压后回复到原位，记录整个过程力的变化，并计算出网膜对油滴的粘附力数值，结果表明，所述油水分离膜在水下对汽油液滴的粘附力小。
[0059](5)采用图5a所示的装置进行油水分离实验。将所述油水分离膜放置于垂直放置的分离装置中间并用夹子固定，将汽油和水按比例3:2在磁力搅拌条件下获得油水混合物，倒入上部分的进口倒入分离装置中，混合物中的水快速通过网膜，而汽油被阻挡在油水分离膜的上方不能通过(与图5a-5b所示情形相似)，即时实现高效的油水分离，分离后的水和油用总有机碳分析仪检测得到的分离效率大于99.9%。
[0060](6)将油水分离膜浸没于汽油体系中，浸没15天，纳米片结构未被破坏，仍体现出超亲水-超疏油的特性，空气环境中对水的接触角小于10° ,在水下测量该膜表面汽油的接触角大于140°。
[0061]实施例4
(I)将300目的不锈钢多孔泡沫基底分别浸入去离子水和乙醇中超声清洗，然后用去离子水洗净后自然晾干。
[0062](2)在室温下，在150mL烧杯中加入IOOmL水，氢氧化钠8克和5.92克过硫酸钾，磁力搅拌混合均勻，配制成均勻的水溶液，升温至60°C备用。
[0063](3)将步骤(I)中预先洗净的不锈钢多孔基底浸泡在溶液中发生氧化反应，反应时间为2小时，从而在金属多孔材料支架表面形成包覆金属基底支架的氧化铁纳米片，纳米片的高度约为I微米、宽度约为600纳米，其表面形貌与实施例1-3相似，将反应完毕后的膜取出，用去离子水反复清洗干净，在空气中自然晾干，得到的具有在空气环境中和水下超亲水和在水下超疏油性质的油水分离膜，膜的孔径约为50-70微米。
[0064](4)用接触角测量仪测量步骤(3)所获油水分离膜，该膜表面在空气环境中对5微升的水的接触角小于10°，为超亲水材料；将所述油水分离膜浸没在水中，在水下测量网膜表面对5微升的植物油的接触角大于140°，为水下超疏油材料。用高灵敏度微电机械天平测量在水下油滴对油水分离膜表面的粘附力。用高灵敏度微电机械天平测量在水下油滴对油水分离膜表面的粘附力。将5微升的植物油液滴悬挂固定在悬浮在水中金属帽中，缓慢地移动油滴使之与纳米线网膜表面接触并挤压后回复到原位，记录整个过程力的变化，并计算出膜对油滴的粘附力数值，结果表明，所述油水分离膜在水下对植物油液滴的粘附力小。
[0065](5)采用图5a所示的装置进行油水分离实验。将所述油水分离膜放置于垂直放置的分离装置中间并用夹子固定，将植物油和水按比例1:3在磁力搅拌条件下获得油水混合物，倒入上部分的进口倒入分离装置中，混合物中的水快速通过网膜，而植物油被阻挡在油水分离膜的上方不能通过，即时实现高效的油水分离，分离后的水和油用总有机碳分析仪检测得到的分离效率大于99.9%。
[0066](6)将油水分离膜浸没于植物油体系中，浸没15天，纳米片结构未被破坏，仍体现出超亲水-超疏油的特性，空气环境中对水的接触角小于10° ,在水下测量该膜表面植物油的接触角大于140°。
[0067]应当理解，以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
【权利要求】
1.一种化学稳定的低油粘附性油水分离膜，其特征在于包括: 具有复数通孔的基材，其中所述通孔的孔径为100?2000目， 以及，至少原位生长在所述基材表层和所述通孔孔壁上的纳米片层，所述纳米片层主要由复数金属氢氧化物和/或金属氧化物纳/微米片组成，所述纳/微米片的纵向高度为20nm?2 μ m、横向宽度为10?2000nm。
2.根据权利要求1所述的化学稳定的低油粘附性油水分离膜，其特征在于所述金属氢氧化物和/或金属氧化物包括氧化铁、水合氧化铁、四氧化三铁中的任一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的化学稳定的低油粘附性油水分离膜，其特征在于所述基材包括网状材料或多孔泡沫材料。
4.根据权利要求1所述的化学稳定的低油粘附性油水分离膜，其特征在于所述分离膜具有空气中超亲水和水下超疏油特性，包括:在空气中水的接触角小于10°，在水下油的接触角大于140°。
5.根据权利要求1所述的化学稳定的低油粘附性油水分离膜，其特征在于所述分离膜在PH值>1的酸性条件下保持化学稳定性，且在碱性条件下亦保持化学稳定性。
6.权利要求1-5中任一项所述化学稳定的低油粘附性油水分离膜的制备方法，其特征在于包括: 提供具有复数通孔的基材前体，其中至少所述基材前体表层及所述通孔孔壁上覆盖有主要由铁元素组成的材料层，并且所述通孔的孔径为100?2000目， 取所述基材前体置于含氧化剂的碱性溶液中，至少使所述基材前体表层和所述通孔孔壁上原位生长形成所述纳米片层，控制温度在20°C -100°C之间，反应1-24小时，而后取出所述基材前体清洗并干燥，获得所述分离膜。
7.根据权利要求6所述化学稳定的低油粘附性油水分离膜的制备方法，其特征在于所述基材前体包括铁网或铁制多孔泡沫材料、镀铁的金属和/或非金属网或多孔泡沫材料中的任一种。
8.根据权利要求6所述化学稳定的低油粘附性油水分离膜的制备方法，其特征在于所述碱性溶液中所含碱性物质的浓度为0.5-10 M，所述碱性物质包括无机碱和/或有机碱，所述无机碱包括氢氧化钠、氢氧化钾或氨水，所述有机碱包括醇的碱金属盐，所述醇的碱金属盐包括甲醇钠、乙醇钠或叔丁醇钠。
9.根据权利要求6所述化学稳定的低油粘附性油水分离膜的制备方法，其特征在于所述碱性溶液中所含氧化剂的浓度为0.1-10.0 M，所述氧化剂包括过氧化氢和/或过硫酸盐，所述过硫酸盐包括过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵。
10.权利要求1-9中任意一项所述化学稳定的低油粘附性油水分离膜在分离油水混合体系中的用途。
【文档编号】B01D17/022GK103977600SQ201410192652
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】靳健, 刘霞, 张丰, 张忠义 申请人:苏州二元世纪纳米技术有限公司