[发明专利]一种温度响应性油水分离滤纸及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度响应性油水分离滤纸及其制备方法，属于有机无机复合功能材料技术领域。

背景技术

含油废水主要来自石油开采、原油泄漏、船舶压舱水以及化工、钢铁、食品、纺织、机械加工等行业，含油污水破坏生态平衡，危害人类健康。对含油污水进行处理，有利于水环境的改善；通过油水分离可去除成品油中的水分等杂质，提高油品质量。利用材料的特殊浸润性对油和水的不同界面作用来实现油水分离，已成为推动油水分离技术发展的重要突破口。与传统的油水分离材料相比，具有特殊浸润性的油水分离材料具有高效性和高选择性。目前，具有特殊浸润性的油水分离材料主要包括除油和除水两类。随着人们对含油水处理和油水分离要求的不断提高，对油水分离技术和材料提出了新的挑战。

环境响应性聚合物具有独特的可控亲疏水行为，此类聚合物在外界环境条件变化刺激下可由疏水变为亲水或由亲水变为疏水，这种独特的选择性能使其在表面工程和油水分离器件领域具有广泛的应用前景。中国专利CN105085844A公开了一种用于油水分离的具有温控润湿特性的两嵌段共聚物及其制备方法，共聚物中含聚N-异丙基丙烯酰胺而表现出温度响应的亲疏水性。中国专利CN104531118A公开了一种具有智能特性的纳米驱油剂的制备方法，将温度敏感性聚合物与亲水性聚合物、疏水性聚合物通过共价键接枝到纳米粒子表面，经复配后得到具有温度响应特性的智能纳米驱油剂。中国专利CN1031111096A公开了一种具有水下超疏油性质的响应性油水分离膜及其制备方法，得到的网膜具有温度和pH双重响应特性，实现可控油水分离。中国专利CN104841293A公开了一种具有二氧化碳刺激响应的油水分离纳米纤维膜及其制备方法，可以选择性的进行油水分离。此外，中国专利CN105194907A公开了一种具有pH响应性油水分离铜网的制备方法，中国专利CN105148563A公开了湿度响应性超亲水超疏油油水分离膜及其制备方法，中国专利CN103945924A公开了在水性介质中表现出疏油性和亲油性可转变的表面改性膜和其它表面改性基材。

在保持高油水分离效率的前提下，利用通用材料，简化工艺过程，提高稳定性，降低造价，实现油水分离材料的大规模制备与应用是该领域的发展方向。与金属网膜或其他硬质材料相比，纸基材料具有柔软、易成形等优点，制备油水分离材料具有独特优势。迄今为止，以纸为基材制备油水分离材料的报道较少。Wang Suhao等(Appl.Mater.Inter.，2010，2，677-683)利用聚苯乙烯将二氧化硅纳米粒子粘附在普通滤纸表面，制备的超疏水/超亲油滤纸可清除水面漂浮的油污。中国专利CN102225273A公开了一种超疏水超亲油纸基分离材料的制备方法，利用硅烷化试剂对二氧化硅纳米粒子溶胶进行改性，将滤纸浸泡其中自然晾干，即得超疏水亲油纸基分离材料。中国专利CN104492276A公开了一类用于强酸、强碱、高盐环境下的油水分离膜的制备方法，以滤纸为可支撑多孔基底，将其与含羟基的亲水性聚合物共交联，得到具有多重网络结构的水凝胶包覆的滤纸网膜。尽管上述纸基油水分离材料的制备均涉及到聚合物，但聚合物不具有环境响应性。鉴于环境响应性聚合物在油水分离方面表现出的独特选择性，将其与纸基材料结合，对于智能化油水分离材料的发展可望迈出重要一步，亟待探索。经检索，以纸为基材制备环境响应性油水分离材料尚未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种温度响应性油水分离滤纸及其制备方法。

本发明所述温度响应性油水分离滤纸的制备方法，是采用浸涂法，将滤纸浸渍于由纳米二氧化硅颗粒、温度响应性聚合物、催化剂和有机溶剂均匀混合的溶液中，超声分散，然后取出自然晾干，再经真空干燥，即制得温度响应性油水分离滤纸；

其特征在于：

所述滤纸为平均孔径为1～50微米的普通中速定性或定量滤纸；

所述的混合溶液是按重量比计，将纳米二氧化硅颗粒:温度响应性聚合物:催化剂:有机溶剂为1～5:5～50:1～5:50～200进行均匀混合制成；其中：

所述的纳米二氧化硅粒径为20～100纳米；

所述的温度响应性聚合物为N-异丙基丙烯酰胺与三烷氧基硅烷基(甲基)丙烯酸酯的共聚物，其结构式为：