[发明专利]一种一步法制备超亲水/水下超疏油油水分离膜的方法

说明书

本发明公开了一种一步法制备超亲水/水下超疏油油水分离膜的方法，将乳液浸涂或喷涂在金属网膜或纤维网膜表面，然后清洗、干燥，即得具有微‑纳米分层结构的超亲水/水下超疏油油水分离膜；所述乳液是聚电解质、氧化石墨烯、粉煤灰混合物的乙醇‑水乳液。所得油水分离膜可选择性地过滤水而阻止油性物质的通过，从而实现含油废水的高效分离。所制备的膜具有抗污，自清洁、长耐候性的特点。本发明方法采用一步化学浸涂法或喷涂法在金属网或纤维网表面构建具有微‑纳米分层结构的超亲水/水下超疏油油水分离膜，制备方法简单，易于放大工业化实施。

技术领域

本发明涉及环保材料技术领域，特别是涉及一种一步法制备超亲水/水下超疏油油水分离膜的方法。

背景技术

由于日益增长的工业含油废水以及时常发生的海上石油泄漏事件，高效油水分离技术显得越来越迫切。传统的油-水分离技术例如降解法、气浮法、重力法以及其他的油水分离方法存在着明显的不足之处，包括分离低效率、高消耗、二次污染等问题。膜分离技术作为一种具有吸引力的技术方案，具有很多优势，例如高分离效率、低消耗、节能、节省空间等。亲油疏水油水分离膜方案由于其低的通量以及膜的低抗污性能阻碍了膜分离技术的实际应用。由于膜的亲油特性，大多数传统的有机膜容易受到油的污染从而导致膜分离通量以及分离效率的的下降。因此，制备具有特殊润湿性能高通量、高分离效率的油水分离膜显得非常有必要。

通过改性技术可以改变网膜表面的润湿性能，超亲水是指水可以快速润湿网膜表面，水与网膜接触角<5̊ ，而在水下油在该网膜表面呈现>150̊ 接触角，呈现超疏油状态不能润湿网膜表面，从而高效率、选择性分离油水混合物。超疏油表面需要分层结构及微纳米结构的构造以及亲水材料改性。常见的网膜表面改性技术包括气相沉积、静电喷涂法、旋涂法，层层自组装法、有机聚合物嫁接法。这些常见的方法但这些方法有的需要大型昂贵的仪器设备，有的制备工序繁琐，耗时耗能、有的原材料价格昂贵，这些不足都影响油水分离膜技术的广泛应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种一步法制备超亲水/水下超疏油油水分离膜的方法。本发明采用一步法在多孔材料表面构建具有微-纳米分层结构的超亲水/水下超疏油油水分离膜，分离膜可以快速高效率地分离工业含油废水，分离膜制备方法简单易行，易于实现工业化。

为了克服上述现有技术的不足，本发明的技术方案是：一种一步法制备超亲水/水下超疏油油水分离膜的方法，将乳液浸涂或喷涂在多孔材料表面，然后清洗、干燥，即得具有微-纳米分层结构的超亲水/水下超疏油油水分离膜；所述乳液是聚电解质、氧化石墨烯、粉煤灰混合物的乙醇-水乳液。

所述聚电解质是指壳聚糖、聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚二烯丙基二甲基溴化铵、聚乙烯亚胺盐酸盐、聚乙烯胺、聚乙烯吡啶、羧酸-吡啶共聚体等中的一种或几种混合物。

所述乳液中聚电解质、氧化石墨烯和粉煤灰的摩尔浓度分别为：0.1-100mg/mL，0.001-2mg/mL，1-100 mg/mL。

浸涂或喷涂工艺可以在0-50℃温度范围内进行。

所述多孔材料包括金属网膜和纤维网膜。适用的金属网膜包括不锈钢网、铜网、不锈钢金属纤维毡、泡沫铜、多空阳极氧化铝膜等；适用的纤维网膜包括醋酸纤维膜、尼龙网、棉质纤维、无纺布、涤纶网、聚四氟乙烯膜、聚偏二氟乙烯膜、聚氨酯泡沫、密胺泡棉或玻璃纤维膜等。

一种一步法制备超亲水/水下超疏油油水分离膜的方法，浸涂工艺包括以下步骤：

（1）将微纳米粉煤灰和聚电解质在10-50℃下搅拌分散于乙醇/水溶液中，微纳米粉煤灰浓度为1-100mg/mL，聚电解质浓度为0.1-100 mg/mL；

（2）浓度按照0.001-2mg/mL加入氧化石墨烯，继续搅拌分散2-6小时备用；