[发明专利]一种超疏水破乳油水分离膜材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种超疏水破乳油水分离膜材料及其制备方法和应用，该方法包括：将聚二甲基硅氧烷溶解于有机溶剂中，搅拌均匀后，得到混合溶液；所述混合溶液中聚二甲基硅氧烷的质量浓度为1～10％；将所述混合溶液附着于玻璃纤维滤膜表面，至玻璃纤维滤膜完全被混合溶液润湿；取出润湿后的玻璃纤维滤膜，自然干燥，待有机溶剂挥发完后，再进行高温固化处理，得到超疏水破乳油水分离膜材料。本发明使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液与玻璃纤维滤膜结合，将聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液负载到玻璃纤维滤膜的表面上，制得的超疏水破乳油水分离膜材料，与水的接触角＞150°，与油的接触角为0°，而且具有破乳功能，配合疏水亲油的改性方式，对各类油包水的乳液有很好的分离效果，且分离效率可以达到97％以上。

技术领域

本发明涉及环境保护和油水分离技术领域，尤其涉及一种超疏水破乳油水分离膜材料及其制备方法和应用。

背景技术

涉及石油生产的现代工业活动(如交通运输、制药和食品工业)一直产生大量的含油废水，对生态系统造成的巨大威胁。随着对清洁用水的需求日益增长，以及可用于供水的资源有限，含油污水的处理是一个世界性的难题。由于油水混合物(自由混合物、分散体系或乳化液)是一个多相体系，它的分离本质上是一个界面问题。

最近的研究集中在设计和生产具有特殊润湿性的新型材料来解决这个问题。特别是，这些分离材料通常表现出与油或水的不同亲缘关系。如超疏水性/超亲油性、超亲水性/水下超疏油性、超亲水性/空气中超亲油性。根据分离方法，这些超润湿材料可进一步分为过滤材料(金属网，织物，膜)以及吸收材料(泡沫，气凝胶和海绵)，其中，膜技术由于成本低、操作方便、分离效率高，正经历着快速的增长。到目前为止，各种类型的具有特殊润湿性的膜(如聚合物膜、各种金属网状膜、碳纳米管膜)已经被设计用于油水分离。

聚合物膜一般具有较高的分离效率，但与无机膜相比其稳定性较差；金属网膜通常表现出较高的通量，但由于其固有的大孔径，在分离油水乳液方面不太有效；碳纳米管膜具有高效率和非凡的机械强度，但成本效益较低，阻碍了其可扩展的生产。

商用三维基片的表面修饰和特殊润湿材料的三维结构的构建是获得特殊润湿膜的主要策略。例如，亲水聚多巴胺(PDA)在疏水多孔结构上的原位聚合可以获得超亲水膜，同时，亲水聚合物可以直接用静电纺丝法制备超亲水膜。

在过滤材料中，高分子膜由于易于制造、低成本和良好的机械完整性而受到最多的关注，然而，现场的W/O乳液可能具有腐蚀性成分和高温，膜通常在苛刻的条件下暴露于常规冲洗中，高分子膜由于其较低的耐热性和耐化学性而受到限制。显然，在这种情况下，玻璃纤维膜可以是一个很好的替代，因为它们容易改变表面，优越的耐热性和耐化学性，高的机械强度，可回收性和低成本。实际上，已经有报道说，用于O/W分离的两性离子接枝玻璃纤维膜，该膜具有表面超亲水性，是由甲基丙烯酸酯单体表面引发的ATRP制备的，然而要求严格的条件和惰性气氛，限制了制造规模。在该研究中，Zang等人以氨基化二氧化硅颗粒、十八烷基三氯硅烷进行疏水化处理成功地制造了超级疏水玻璃纤维布。相关结果表明，在超疏水玻璃纤维布上存在二氧化硅和十八烷基三氯硅烷试剂。水接触角为154°，滑动角为5°，制备的玻璃纤维布具有优异的水油分离性能，分离效率为98％。且克服现在技术中油水分离装置能耗大、成本高、条件苛刻等问题，但是制备过程比较繁琐，耐压性能较差，不适合规模化运用。

发明内容

本发明提供了一种超疏水破乳油水分离膜材料及其制备方法和应用，该超疏水破乳油水分离膜材料的制备方法省时、简便、成本低，不仅克服了现在技术中油水分离装置工艺复杂、能耗大、成本高、条件苛刻等问题，而且还具有较好的疏水性、破乳能力以及较强的油水分离能力。

具体技术方案如下：

一种超疏水破乳油水分离膜材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚二甲基硅氧烷溶解于有机溶剂中，搅拌均匀后，得到混合溶液；