[发明专利]坚固，耐用，可量产的氟接枝石墨烯基超疏水涂层在恶劣环境下有效的油/水分离

说明书

本发明是坚固，耐用，可量产的氟接枝石墨烯基超疏水涂层在恶劣环境下有效的油/水分离。利用简单，低成本，高效和易于扩大生产的方法制备具有特殊润湿性的材料，将其用于苛刻条件下的有效的油/水分离仍然是一个巨大的挑战。本申请利用简单的浸涂方法制备了氟接枝的石墨烯基涂层。这种涂层可以耐受苛刻的实际环境，如沸水，高酸，高碱和饱和盐溶液。涂覆的泡沫可以吸收油/水混合物中的油，且具有很高的吸收能力。重要的是，仅在重力作用下，涂覆的膜可有效的分离表面活性剂稳定的油包水乳液，具有高的循环性能和极大的通量。该涂料的卓越性能(包括耐久性，可回收性，可量产性和耐恶劣环境等)突显了其在乳液分离和清理溢油方面的实际应用。

技术领域

本发明属于油水分离领域，特别涉及坚固，耐用，可量产的氟接枝石墨烯基超疏水涂层在恶劣环境下有效的油/水分离。

背景技术

归因于日益增长的工业油污水以及频繁的溢油事故，油水分离已经成为一个全球性问题。传统的油水分离技术，例如离心，滤油器，浮选和聚沉等，由于其低分离效率，能源成本和复杂的分离仪器而在实际应用中受限。此外，这些技术不能有效地进行油水分离。设计制备具有特殊润湿性的材料是有效分离油水混合物的一种有效方法。在这些材料中，超疏水超亲油材料证明是很好的候选物。基于此，人们已经采用不同的方法(光刻，电沉积，胶体组装，化学气相沉积和静电纺丝等)制备了具有极佳防水性能的人造表面。例如，Lin等报道了具有单向油输送能力的双层超双疏/超疏水-亲油性的纳米纤维膜。Yu等合成了多孔配位聚合物作为涂层，以从水中吸收油。我们组通过控制无规共聚物各组分的含量，制备了具有pH响应性的油水分离涂层；也通过静电纺丝的方法制备了用于油水分离的自修复薄膜。然而，尽管已经在表面润湿行为方面取得了许多进展，但这些成果具有一些限制，例如复杂和耗时的制备以及试剂和设备的高成本，这限制了实际应用。

除了上述限制外，因为在机械加工，冶金，运输，石油工业等中通常遇到乳液，所以设计机械性能稳定和对复杂环境具有抵抗性的材料用于分离乳化油/水混合物也是非常重要的。Feng等制备了一种水凝胶涂附的滤纸，可以在高度酸性，碱性和盐的环境中分离油/水乳液。然而，该膜的主要缺点是其环境适应性弱，这是因为水凝胶吸水后，容易溶胀并变软。Kanamori等合成了各种棉花糖状的凝胶基于烷氧基硅烷上，用于在相对高的温度下吸收有机溶剂。但是这种凝胶不能分离油水乳液。尽管Jin等制备了一种单壁碳纳米管膜用于分离油包水乳液，通量高达100 000L m^-2h^-1bar^-1且分离效率>99.95％。但是单壁碳纳米管的高成本和外加的压力限制了这种薄膜仅适用于实验室分离装置。因此，通过经济有效和简单的制造工艺制备新颖稳定的超疏水表面仍然是重要的需求，其预期不仅在恶劣的实际条件下是稳定的，而且还要完全分离油/水混合物，特别是用于表面活性剂稳定的油/水乳液。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供一种可在恶劣环境下分离油/水的全氟烷基接枝石墨烯复合涂层。通过低成本和溶液浸泡可生产的浸涂方法，由氟接枝石墨烯(f-rGO)和氧化1-芘丁酸(OPBA)作为分子胶组成的涂层可以密集地粘附在商业材料如聚丙烯(PP)膜，棉布和聚氨酯(PU)泡沫(图1)。与以前报道的超润湿材料相比，我们的超疏水涂层具有更广泛的优点，包括在基材上极强的粘合强度和对高酸性，碱性和饱和盐溶液的优异排斥性以及经济和方便的制备方法。更重要的是，涂覆膜表现出仅在重力作用下具有极强表面活性剂稳定的油包水乳液的高分离效率以及极大的分离通量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了全氟烷基接枝石墨烯涂层(f-rGO)在恶劣环境下分离油/水中应用。

本发明还提供了一种可在恶劣环境下分离油/水的全氟烷基接枝石墨烯复合涂层，包括：

基底；

氧化1-芘丁酸(OPBA)粘结层；

全氟烷基接枝石墨烯涂层f-rGO。