[发明专利]一步构建超疏水油水分离膜的方法及其应用

说明书

本发明属于复合膜材料技术领域，涉及油水分离膜的制备，尤其涉及一步构建超疏水油水分离膜的方法及其应用。本发明先将前驱体盐和pH调节剂混合为水相溶液，再将有机溶剂加入改性剂得混合油相溶液，最后将包覆铝源的基体膜和两种溶液先后置入容器，加热反应至水溶液完全蒸发，取出分离膜清洗干燥后制得超疏水油水分离膜。本发明利用油水两相反应体系，将复合金属氢氧化物分级结构构建与超疏水改性合为一体，将膜表面分级结构的构建与超疏水改性结合在同一反应体系中，简化了生产工艺流程，易于实现，适于工业化生产。所制得的超疏水油水分离膜材料在油水分离过程中依靠重力及毛细管效应，只需额外的物质传递能耗，并可多次重复利用。

技术领域

本发明属于复合膜材料技术领域，涉及油水分离膜的制备，尤其涉及一步构建超疏水油水分离膜的方法及其应用。

背景技术

随着社会经济的不断发展，含油废水的排放量越来越大，来源越来越广泛，环境污染严重并造成水资源的严重浪费。目前传统含油废水的处理方法主要有电分离、化学沉降、重力沉降、生化反应等，但均存在耗时长、能耗高、成本高及易产生二次污染等问题，因此开发出具有更好优势的油水分离技术迫在眉睫。

膜分离技术被认为具有很大潜力，具有无相变、能耗低等优点，可实现即时分离。一般超疏水分离膜的制备过程分为膜表面微纳米结构的构建和分离膜的疏水改性两步，整个制备过程过于繁琐，极大的影响了油水分离膜的实际应用。因此，一步构建超疏水油水分离膜材料具有很大的实际意义。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明公开了一步构建超疏水油水分离膜材料的方法。

该方法基于灵活的油水两相反应体系，将微纳米结构的构建与疏水改性结合在一个反应装置中，可获得性能稳定、结构可控的超疏水油水分离膜材料。

技术方案：本发明利用油水两相反应体系，一步制备了具有分级微纳米结构的超疏水油水分离膜材料，通过油水两相开放反应体系，将复合氢氧化物与疏水改性结合在一个反应体系中。

一步构建超疏水油水分离膜的方法，包括如下步骤：

a）按每100mL水加入1～10mmol前驱体盐A和1～10mmol pH调节剂计，将前驱体盐A和pH调节剂溶解于水中，得混合水相溶液；其中，所述前驱体盐A由金属阳离子与醋酸根阴离子组成，其中金属阳离子为钙离子、锌离子、镁离子、铜离子、镍离子中的一种或多种的组合，优选锌离子；所述pH调节剂为六次亚甲基四胺、氯化铵、氟化氨、硝酸铵、碳酸铵、氨水中的一种或多种的组合，优选氯化铵；

b）按每100mL有机溶剂加入0.1～10mmol改性剂B计，将有机溶剂加入改性剂B溶解均匀，得混合油相溶液；其中，所述有机溶剂为月桂酸、十一碳酸、十二碳酸、十三烷酸中的一种或多种的组合，优选十二碳酸；所述改性剂B为油酸、硬脂酸、亚油酸、软脂酸、十五烷酸、十五碳二元酸、十七碳酸中的任一种，优选油酸；

c）按每平方厘米包覆铝源的基体膜加10～20mL，优选10 mL步骤a）所述混合水相溶液和5～20mL，优选5 mL步骤b）所述混合油相溶液计，将所述基体膜和两种溶液先后置入容器，于100～150℃下，优选120℃反应至水溶液完全蒸发，继续反应1～5h，优选2h；取出分离膜，无水乙醇洗涤1～3次，丙酮洗涤1～3次，蒸馏水洗涤1～3次，60～100℃下优选60℃干燥1～6h，优选2h，得超疏水油水分离膜；其中，所述包覆铝源基体膜以多孔材料为基底，铝源为氧化铝、羟基铝中的任一种，所述基底膜为棉布、尼龙布、玻璃纤维布、铜网或铝网中的一种，优选尼龙布。

本发明的另外一个目的在于，根据本发明所述方法制得的超疏水油水分离膜，可应用于含油废水的分离。