[发明专利]一种用于油/水分离的聚乳酸无纺滤布材料及其制备方法

说明书

本发明属于功能高分子环保材料技术领域，具体公开了一种用于油/水分离的聚乳酸无纺滤布材料及其制备方法。其制备方法主要包括以下步骤：（1）将聚乳酸溶解于良溶剂中，制备得到聚乳酸溶液；（2）向聚乳酸溶液中加入非溶剂，搅拌至无絮状物出现，得到聚乳酸涂覆液；（3）将步骤（2）制备的聚乳酸涂覆液涂覆到聚乳酸无纺布上，干燥，制得用于油/水分离的聚乳酸无纺滤布材料。本发明制备的于油/水分离的聚乳酸无纺滤布材料具有超疏水和超亲油性能，能够通过过滤的方式快速实现油水混合物的分离，分离时间短，分离效率高，分离效果好，具有良好的生物可降解性，而且，制备方法简单，绿色环保。

技术领域

本发明属于功能高分子环保材料领域，具体涉及一种用于油/水分离的聚乳酸无纺滤布材料及其制备方法。

背景技术

化石燃料消耗的激增和石油泄漏事故的频发产生了大量的含油废水，严重威胁着人类的可持续发展，迫使石油污染成为一个亟待解决的问题。传统的油污治理策略主要包括化学分散剂的降解、撇油器的使用、燃烧、海绵吸收等。虽然传统的方法可以在一定程度上有效地缓解油污问题，但仍存在一些无法克服的缺点，如成本高、设备要求高、回收效率低等。为解决上述问题，近来具有特殊润湿表面的材料对于含油废水的处理和水的净化具有重要的应用价值，激发了人们对此类材料的广泛研究，但所用的大部分材料是难生物降解的，造成后期材料的处理对生态环境造成严重的二次污染；且制备方法复杂、对环境产生污染等问题。因此，研制一种全生物基、可生物降解的高效油/水分离材料和制备方法已成为人们关注的焦点。

材料表面的润湿性能主要由材料的化学性质和表面形貌结构所决定。基于此，大量的超润湿材料已被成功研制并应用于油/水分离领域，如超疏水/超亲油材料和超疏油/超亲水材料等。超疏水/超亲油材料的制备方法较多，如生物模板法、光刻法、化学沉积法等，而因水的表面张力大于油的表面张力，具有较高表面能的超疏水材料更易表现出超亲油性能。而超疏油/超亲水材料的分离效率往往取决于有机溶剂或油的粘度，具有较大的应用局限性。为此，制备容易且可选择性分离油/水混合物的超疏水/超亲油材料成为研究的重点。

用于油/水分离的超疏水/超亲油材料主要分为二大类：一是以海绵、气凝胶和多孔聚合物为主的吸收材料；二是以分离膜和金属网为主的过滤材料。对于吸收材料，2016年Cao等人在The Chemical Engineering Journal,2016,307:319-325上设计了一种用聚多巴胺(PDA)羟基化的纳米金刚石(ND)与1H，1H，2H，2H-全氟癸硫醇(PFDT)反应，进而调节改性的纳米金刚石颗粒与聚氨酯(PU)海绵的重量比，最终制备出一系列超疏水/超亲油型聚氨酯海绵，其所报道的应用结果较好，如制备的聚氨酯海绵对油或有机溶剂的吸油能力可达自身重量的15-60倍，且循环使用次数可达10次以上。但该制备过程工艺较为复杂，也需要价格较贵和难以生物降解的含氟材料的使用，且所制备海绵对正己烷的吸收效率较低——仅为自身重量的3.75倍，难以满足处理漏油问题的实际要求。为解决此类吸收材料的低效问题，大量的分离材料被相继研制，如2017年Gu等人在ACSAppl.Mater.Interfaces,2017,9(7),5968上发表了通过多巴胺辅助设计了一种超疏水/超亲油型二氧化硅/聚苯乙烯/聚乳酸(SiO₂/PS/PLA)分离材料，结果表明：即使在拉伸或极端条件下，该分离材料也具有良好的润湿性和稳定的分离效率。但因含有难生物降解的PS等组份材料，势必会在材料的后处理过程中造成生态环境污染的问题。

综上所述，目前大部分设计的油/水分离材料具有不可生物降解性，不能用于要求难回收的、会对环境带来二次污染的油水分离工程(如海洋石油泄露的处理，要求分离材料最好是生物全降解的，以便于保护生态环境)；且现有的油水分离材料的制备工艺也相对复杂，中间产物可能会对环境带来危害。因此，需要开发从材料的选择、制备过程和产物处理的全过程都是绿色、环保的油水分离技术。