[发明专利]一种超亲水和水下超疏油的纤维素膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超亲水和水下超疏油的纤维素膜及其制备方法，属于石油工业中的油水分离技术领域；本发明采用化学纤维纺丝方法，将亲水性纤维素纳米纤维纺制成纤维素纤维，之后通过机械编织方法将纤维素纤维编织成目数为50～500目的超亲水和水下超疏油的纤维素膜；水在纤维素膜表面的接触角≈0^o，水下油滴在纤维素膜表面的接触角≈150^o；该分离网膜具有孔隙通透率高、油水分离效好(99%）、分离性能稳定、可降解等优点，其制备工艺简单、原料来源丰富易得、成本低廉且环境友好；本发明方法制备的油水分离网膜，可用于处理来自石油开采、管道泄漏、海上运输、纺织业、食品加工业、机械业或化工业中排出的含油废水。

技术领域

本发明具体涉及一种超亲水和水下超疏油的纤维素膜及其制备方法，属于石油工业中的油水分离技术领域。

背景技术

在石油开采、运输和提纯过程中，以及其他人类活动所产生的大量含油废水都会对人类自身健康及自然环境产生有害且不可逆转的影响；同时，随着化石资源的日益枯竭，废水中油分的重复利用也日益受到人们的重视；因此，迫切需要开发合适的设备和方法以便简便高效地实现废液中油分的回收利用，这样在降低含油废水危害的同时，又可以实现化石资源的高效利用；在众多油水分离技术中，凭借能耗低和分离效率高等特点，膜分离技术日益受到人们的关注。

首先，申请号为201710565096.X的中国专利申请公开了一种具有超疏水和超亲油的油水分离软木滤膜，该滤膜的制备和实现滤膜表面具有特殊浸润性的修饰过程（通过化学改性过程实现）过于复杂，限制了这类滤膜材料的大规模工业应用；

其次，申请号为201610540934.3的中国专利申请公开了以含氟树脂为基材的高抗油污油水分离膜，该分离膜的合成主要原料中用到了偶氮二异丁腈等具有易燃和毒性大等缺点的有机物，使得这类过滤膜的制备过程危险性高且会污染环境；

上述两种过滤膜其废弃物都存在难以实现降解，使用后会对环境造成二次污染的问题；

申请号为201610303648.5的中国专利申请公开了一种天然超亲水过滤膜，虽然该过滤膜的制备过程中不涉及复杂且成本高昂的化学改性过程，但在制备过程中需要将纤维素通过过滤或涂布的方式将其置于两层织物网之间，且这两层织物网在化学性质和物理性质上与纤维素相差很大，很难保证在油水分离过程中起主导作用的纤维素不会从织物网上剥落，从而难以保证过滤膜稳定的油污分离能力；

因此，提供一种原料易得，制备简单，性能稳定，油水分离效果好，可循环利用，废弃物可降解的绿色环保纤维素膜是本发明的研究目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超亲水和水下超疏油的纤维素膜及其制备方法，用于人类生产和生活中含油废水的油水分离处理；利用纤维素天然的亲水性能，在提高滤膜纤维表面粗糙度的前提下，进而使得目标滤膜具有超亲水和水下超疏油特性；此外，通过机械编织手段得到仅含有纤维素纤维而无其他织物网形成的纤维素膜，使其分离性能稳定且废弃物可以实现降解。

本发明采用的技术方案如下：一种超亲水和水下超疏油的纤维素膜,其特征在于：由经纱和纬纱通过机械编织方法制得，经纱和纬纱相互交织，经热压粘结形成目数为50～500目的纤维素膜；所述经纱和纬纱采用直径为10～1000微米的纤维素纤维；所述的纤维素纤维由纤维素纳米纤维通过化学纤维纺丝方法制得；所述的经纱之间的间隔和纬纱之间的间隔均为25~3962微米。

一种超亲水和水下超疏油的纤维素膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备纤维素纳米纤维的分散液：制备固体质量百分数为0.1～1%、纤维直径为1～300纳米的纤维素纳米纤维的分散液；

(2)对上述步骤(1)制备的纤维素纳米纤维分散液采用化学纤维纺丝方法得到直径为10～1000微米的纤维素纤维，所述的化学纤维纺丝方法为干法纺丝或湿法纺丝；