一种基于单宁酸修饰的超疏水超亲油的油水分离网膜的制备方法与流程

本发明涉及一种油水分离网膜的制备方法，具体涉及一种基于单宁酸修饰的超疏水超亲油的油水分离网膜的制备方法。

背景技术：

随着生产生活中含油污水的大量排放以及海上原油泄漏事故的频发，水中油污染已成为危害人类健康和环境安全的重大问题。为了维护良好的生态环境和人类的健康，保护有限的水资源，对含油污水体进行有效分离已成为亟待解决的难题。目前，治理有毒有机溶剂或石油产品泄露引起的水污染的方法有很多，传统的油水分离方法包括重力分离、撇油、离心及浮选等，对油水分离有较好的效果，但会局限于较低的分离效率，较高的能耗、工艺复杂以及容易造成二次污染等问题。近年来，随着纳米技术和仿生科学的快速发展，人们对固体表面微观结构与润湿性的关系有了系统化的理解，基于超润湿特性的功能材料为油水分离指明了新的方向和解决思路。基于超润湿特性特性的分离材料，可有效选择性地分离油和水，实现油水分离的目的。

目前，具有超疏水超亲油特性的油水分离网膜在油水分离领域得到的大力的发展和研究。研究者通常结合引入纳米颗粒构筑“微纳结构”和引入低表面能物质进行“低表面能化”两种手段来实现材料表面的超疏水超亲油特性。近年来，以多巴胺的氧化自聚为代表的仿生贻贝化学为材料表界面科学与技术的发展注入了巨大的活力，被广泛地研究用于材料的表界面改性和功能化。在油水分离领域，基于多巴胺表面改性的超疏水超亲油功能表面，已有较多的文献和专利报道，但仍在制备过程繁琐、成本高、不适宜工业化生产应用等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，对材料表面修饰做进一步的改进，提供一种基于单宁酸修饰的超疏水超亲油的油水分离网膜的制备方法。采用天然多酚物质（单宁酸）对网膜材料表面进行适当表面预处理改性并保留反应活性，进而通过非共价作用或共价键反应等方式，如氢键作用和静电作用、儿茶酚基团及其衍生基团与其他基团（氨基等）之间的反应，一方面，在网膜材料表面接上长链烷基胺低表面能物质，另一方面，通过通过单宁酸和长链烷基胺等物质之间的相互作用自组装形成表面微纳米结构，从而实现超疏水超亲油的油水分离网膜的制备。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于单宁酸修饰的超疏水超亲油的油水分离网膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将织物网清洗干净后晾干，备用。

（2）将单宁酸溶解于溶剂a中，调节ph至7.1~9.5，得到单宁酸溶液；所述单宁酸溶液中，单宁酸的质量百分含量为0.01~50%。

将氯化铁溶解于溶剂a中，得到铁离子溶液；所述铁离子溶液中，铁离子的质量百分含量为0.001~10%。

将长链烷基胺溶解于溶剂b中，得到长链烷基胺溶液；所述长链烷基胺溶液中，长链烷基胺的质量百分含量为0.01~20%；所述长链烷基胺为c12~c20的烷基胺。

其中，所述溶剂a为水、乙醇、甲醇的至少一种；所述溶剂b为乙醇、甲醇、异丙醇、正丁醇的至少一种。

（3）将晾干后的织物网浸泡于单宁酸溶液中，浸泡1秒~24小时后，取出晾干；然后浸泡于铁离子溶液中，浸泡1秒~1小时后，取出晾干；此过程重复至少1次；取出之后在50~100℃干燥箱中干燥0.5~12小时，得到单宁酸改性织物网。

（4）将步骤（3）得到的单宁酸改性织物网浸泡于长链烷基胺溶液中，在30~80℃条件下反应1~48小时，取出，在50~100℃干燥箱中干燥0.5~6小时，得到基于单宁酸修饰的超疏水超亲油的油水分离网膜。

进一步，所述织物网为金属织物网或无纺布网；所述金属织物网为不锈钢网、铜网、铁网和铝合金网的至少一种；所述无纺布网为pet无纺布网、pp无纺布网、尼龙无纺布网的至少一种；

进一步，所述织物网的目数为50~500目；

进一步，所述油水分离网膜在油水分离中的应用。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明利用单宁酸和长链烷基胺之间的相互作用，可同时实现材料表面的“微纳结构”和“低表面能化”，实现超疏水超亲油的油水分离网膜的制备；避免额外的表面微结构构筑过程。

2、本发明的原料易得、来源广泛，制备过程简单。

3、本发明所用单宁酸进行表面修饰，单宁酸在基体表面的附着力强，反应活性位点多，可与许多物质进行多种反应。

4、所制得的超疏水超亲油的油水分离网膜对油类物质具有较好的选择性透过，处理成本低、操作简便、可循环多次使用。

附图说明

图1为实施例1中油水分离网膜的制备过程示意图。

图2为实施例1中所制备的油水分离网膜的水接触角照片。

图3为实施例1中所制备的油水分离网膜的扫描电镜sem图。

图4为实施例1中油水分离网膜的油水分离效果示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例子对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

（1）将400目不锈钢网清洗干净后晾干，备用。

（2）将单宁酸溶解于水中，调节ph至8.5，得到单宁酸的质量百分含量为5%的单宁酸溶液；将氯化铁溶解于水中，得到铁离子的质量百分含量为1%的铁离子溶液；将十六烷基胺溶解于乙醇中，得到十六烷基胺的质量百分含量为8%的长链烷基胺溶液；

（3）将晾干后的不锈钢网浸泡于单宁酸溶液中，浸泡1小时后，取出晾干；然后浸泡于铁离子溶液中，浸泡10秒后，取出晾干；此过程重复2次；取出之后在60℃干燥箱中干燥2小时，得到单宁酸改性织物网。

（4）将步骤（3）得到的单宁酸改性织物网浸泡于长链烷基胺溶液中，在60℃条件下反应12小时，取出，在80℃干燥箱中干燥6小时，得到基于单宁酸修饰的超疏水超亲油的油水分离网膜。

图1为本实施例制备油水分离网膜的制备过程示意图。图2为本实施例所制备的油水分离网膜的水接触角照片，从图中可以看到所制备的油水分离网膜具有较好的超疏水特性。图3为本实施例所制备的油水分离网膜的扫描电镜sem图，从图中可以看到所制备的油水分离网膜具有特殊的叶子状微纳结构。图4为本实施例油水分离网膜的油水分离效果示意图，实施例采用正己烷和水的油水混合物进行油水分离实验，从图中可以看到油物质（正己烷）可以选择性通过，而水被截留在上面，表现出较好的油水分离效果；该油水分离实验重复100次后，本实施例油水分离网膜仍保持优异的油水分离效果。

实施例2

（1）将300目pet无纺布网清洗干净后晾干，备用。

（2）将单宁酸溶解于水中，调节ph至8.3，得到单宁酸的质量百分含量为10%的单宁酸溶液；将氯化铁溶解于乙醇中，得到铁离子的质量百分含量为1%的铁离子溶液；将十六烷基胺溶解于乙醇中，得到十六烷基胺的质量百分含量为5%的长链烷基胺溶液；

（3）将晾干后的pet无纺布网浸泡于单宁酸溶液中，浸泡30秒后，取出晾干；然后浸泡于铁离子溶液中，浸泡30秒后，取出晾干；此过程重复4次；取出之后在60℃干燥箱中干燥8小时，得到单宁酸改性织物网。

（4）将步骤（3）得到的单宁酸改性织物网浸泡于长链烷基胺溶液中，在60℃条件下反应30小时，取出，在80℃干燥箱中干燥6小时，得到基于单宁酸修饰的超疏水超亲油的油水分离网膜。

实施例3

（1）将350目铜网清洗干净后晾干，备用。

（2）将单宁酸溶解于水中，调节ph至9.0，得到单宁酸的质量百分含量为3%的单宁酸溶液；将氯化铁溶解于乙醇中，得到铁离子的质量百分含量为2%的铁离子溶液；将十六烷基胺溶解于乙醇中，得到十六烷基胺的质量百分含量为8%的长链烷基胺溶液；

（3）将晾干后的铜网浸泡于单宁酸溶液中，浸泡30秒后，取出晾干；然后浸泡于铁离子溶液中，浸泡1秒后，取出晾干；此过程重复5次；取出之后在80℃干燥箱中干燥8小时，得到单宁酸改性织物网。

（4）将步骤（3）得到的单宁酸改性织物网浸泡于长链烷基胺溶液中，在70℃条件下反应20小时，取出，在80℃干燥箱中干燥3小时，得到基于单宁酸修饰的超疏水超亲油的油水分离网膜。

实施例4

（1）将500目铝合金网清洗干净后晾干，备用。

（2）将单宁酸溶解于乙醇中，调节ph至8.5，得到单宁酸的质量百分含量为5%的单宁酸溶液；将氯化铁溶解于水中，得到铁离子的质量百分含量为1%的铁离子溶液；将十二烷基胺溶解于乙醇中，得到十二烷基胺的质量百分含量为5%的长链烷基胺溶液；

（3）将晾干后的铝合金网浸泡于单宁酸溶液中，浸泡1小时后，取出晾干；然后浸泡于铁离子溶液中，浸泡10秒后，取出晾干；此过程重复3次；取出之后在60℃干燥箱中干燥3小时，得到单宁酸改性织物网。

（4）将步骤（3）得到的单宁酸改性织物网浸泡于长链烷基胺溶液中，在60℃条件下反应20小时，取出，在70℃干燥箱中干燥3小时，得到基于单宁酸修饰的超疏水超亲油的油水分离网膜。

实施例5

（1）将300目pp无纺布网清洗干净后晾干，备用。

（2）将单宁酸溶解于乙醇中，调节ph至9.5，得到单宁酸的质量百分含量为10%的单宁酸溶液；将氯化铁溶解于甲醇中，得到铁离子的质量百分含量为10%的铁离子溶液；将二十烷基胺溶解于异丙醇中，得到二十烷基胺的质量百分含量为20%的长链烷基胺溶液；

（3）将晾干后的pp无纺布网浸泡于单宁酸溶液中，浸泡1秒后，取出晾干；然后浸泡于铁离子溶液中，浸泡1秒后，取出晾干；此过程重复2次；取出之后在100℃干燥箱中干燥0.5小时，得到单宁酸改性织物网。

（4）将步骤（3）得到的单宁酸改性织物网浸泡于长链烷基胺溶液中，在80℃条件下反应48小时，取出，在100℃干燥箱中干燥6小时，得到基于单宁酸修饰的超疏水超亲油的油水分离网膜。

实施例6

（1）将50目不锈钢网清洗干净后晾干，备用。

（2）将单宁酸溶解于甲醇中，调节ph至7.1，得到单宁酸的质量百分含量为0.01%的单宁酸溶液；将氯化铁溶解于甲醇中，得到铁离子的质量百分含量为0.001%的铁离子溶液；将十八烷基胺溶解于乙醇中，得到十八烷基胺的质量百分含量为0.01%的长链烷基胺溶液；

（3）将晾干后的不锈钢网浸泡于单宁酸溶液中，浸泡10秒后，取出晾干；然后浸泡于铁离子溶液中，浸泡10秒后，取出晾干；此过程重复100次；取出之后在50℃干燥箱中干燥0.5~12小时，得到单宁酸改性织物网。

（4）将步骤（3）得到的单宁酸改性织物网浸泡于长链烷基胺溶液中，在30℃条件下反应1小时，取出，在50℃干燥箱中干燥0.5小时，得到基于单宁酸修饰的超疏水超亲油的油水分离网膜。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。