[发明专利]一种具有光滑表面的油水分离膜

权利要求书

1.一种具有光滑表面的油水分离膜，其特征是，该油水分离膜由聚合物膜基底和润滑油两部分组成；聚合物膜基底包括纤维膜和多孔膜，纤维膜的孔隙率占总体积的40～60％，多孔膜孔径为10～60μm，聚合物膜基底表面具有氟化的二氧化硅粗糙结构，占聚合物膜重量的0.5～10wt％，表面粗糙度Ra(轮廓算术平均偏差)为26nm～13μm，表面含氟量占表面元素总含量的20％～41％，润滑油灌注于聚合物膜表面的粗糙结构中，占聚合物膜重量的1～5％；该油水分离膜能有效分离油包水乳液和任意比例的油水混合物，分离率达到99％以上，在循环使用八次后分离率未降低，循环使用十五次以上，分离率仍达到95％以上，使用纯水冲洗聚合物膜表面，重新灌注润滑油后，分离率又恢复到99％以上，此过程可反复重复，具有良好的抗污染性能和循环使用性；

所述粗糙结构为二氧化硅微纳米结构，通过原位或非原位法引入到膜基底表面，使用原位法制备粗糙化聚合物基底的方法为溶胶凝胶法，溶胶凝胶液包括乙醇、氨水、正硅酸乙酯，比例为48∶3∶3～52∶3∶3或盐酸、正硅酸甲酯、磷酸盐缓冲液，比例为2∶190∶192～4∶210∶216；使用非原位法制备粗糙化聚合物膜基底的溶液含有二氧化硅纳米粒子，平均粒径为20～200nm；

所述具有光滑表面的油水分离膜的制备方法，具体步骤为：

(1)前处理：使用无水乙醇超声清洗商业化的聚合物膜30min，去除材料表面的灰尘及油污，干燥，备用；

(2)粗糙化处理：将步骤(1)前处理后的聚合物膜采用原位或非原位法进行表面粗糙化处理，使用原位法制备粗糙化聚合物膜基底的方法是溶胶凝胶法，使用非原位法制备粗糙化聚合物膜基底的方法是将聚合物基底浸入含有二氧化硅纳米粒子溶液中，与二氧化硅纳米粒子相结合，得到具有二氧化硅粗糙结构的聚合物膜基底；

(3)氟化处理：配制氟化液，将步骤(2)粗糙化处理后的聚合物膜基底浸入氟化液中，进行氟化处理；

(4)灌注润滑油：将过量的润滑油灌注于聚合物膜表面的粗糙结构中，再以约20°的角度倾斜1h使多余的润滑油从样品表面流出，即得具有光滑表面的油水分离膜。

2.如权利要求1所述的具有光滑表面的油水分离膜，其特征在于，聚合物膜材料包括商品化的纤维膜和多孔膜，纤维膜材料包括聚酯(PET)、聚丙烯(PP)、尼龙(PA)、锦纶(PA)中的一种或多种材料；多孔膜材料包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚丙烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)、聚酯(PET)、聚丙烯(PP)、尼龙(PA)中的一种或多种材料。

3.如权利要求1所述的具有光滑表面的油水分离膜，其聚合物膜基底表面的二氧化硅粗糙结构采用含氟硅烷进行氟化处理，含氟硅烷的种类包括全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、全氟癸基三氯硅烷。

4.如权利要求1所述的具有光滑表面的油水分离膜，其特征在于，灌注的润滑油种类包括二甲基硅油、全氟聚醚润滑油、真空泵油、汽油、柴油；油水混合物和油包水乳液中油的种类分别对应灌注润滑油的种类，包括二甲基硅油/水混合物或乳液、全氟聚醚润滑油/水混合物或乳液、真空泵油/水混合物或乳液、汽油/水混合物或乳液、柴油/水混合物或乳液；其中油水混合物为任意比例，油包水乳液中油和水的比例为40∶1～100∶1。