[发明专利]一种超亲水超疏油的油水分离陶瓷膜及其制备方法和应用

说明书

本发明属于油水分离技术领域，公开了一种超亲水超疏油的油水分离陶瓷膜及其制备方法和应用。该油水分离陶瓷膜是将陶瓷粉与造孔剂混合后在1～20MPa下干压成型，然后在200～250MPa下冷等静压，制得陶瓷坯体；将该陶瓷坯体在1000～2000℃烧结，然后将其浸入由TEOS和PDMS的混合液体中，再转移到充满酸蒸汽的反应室中，并在30～60℃下平衡，在40～60℃干燥制得。本发明的油水分离陶瓷膜具有超亲水超疏油性，在进行超疏水处理时可重复使用数十次后仍保持较高的疏水性，即使疏水性变差，可重复进行超疏水处理即可，循环使用，解决了商用油水分离薄膜循环性差的问题。

技术领域

本发明属于油水分离技术领域，更具体地，涉及一种超亲水超疏油的油水分离陶瓷膜及其制备方法和应用。

背景技术

2010年4月20日，美国墨西哥湾发生了一起原油泄漏事件，引起了国际社会的高度关注，很多国家向美国运送了设备及人员，以帮助美国尽快处理污染问题。此后，人们对油水分离的重视度愈来愈高。

一般来说，目前的分离方法主要包括物理法、生物法、化学法和电化学法等，其中物理法分离又包括重力法分离、离心法分离、过滤法分离等。这些传统的油水分离技术一般具有设备简单、单次处理成本低，操作方法简单等优势，但另一方面，这些方法普遍存在制备方法复杂或周期长、占地面积较大、容易受到污染和力学性能太差等缺点，且油污回收效率低，难以满足越来越严苛的环保要求。大部分商用油水分离膜所使用的是有机薄膜，其循环性很差，一旦性能受损，则必须丢弃或烧毁，而很多商用油水分离膜均含有氟元素，弃置或焚烧容易污染环境，会对环境造成严重污染。如专利CN201810742339.7采用静电纺丝加层层自组装的复杂工艺制备油水分离膜，其工艺繁多，流程复杂，循环性不高。为此，对于开发循环性强，可重复使用油水分离薄膜尤为重要。

如今，利用材料表面技术对油和水的特殊浸润性构建油水分离材料，实现油水分离已成为表面及界面材料等领域的研究热点之一，对解决水域污染等问题起着至关重要的作用。更重要的是，这种基于特殊浸润性的方法与传统方法相比，具有性质稳定，分离效率好，制备迅速，但是循环度不是很高。所以我们的重点在于制备一种循环良好的超疏水超亲油的油水分离膜。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，提供一种超亲水超疏油的油水分离陶瓷膜。

本发明的另一目的在于提供上述油水分离陶瓷膜的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述油水分离陶瓷膜的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种超亲水超疏油的油水分离陶瓷膜，所述油水分离陶瓷膜是将陶瓷粉与造孔剂混合后在1～20MPa下干压成型，然后在200～250MPa下冷等静压，制得成型的陶瓷坯体；将该陶瓷坯体在1000～2000℃烧结，然后浸入由TEOS和PDMS 的混合液体中，再将其转移到充满酸蒸汽的反应室中，并在30～60℃下平衡，在40～60℃干燥制得。

优选地，所述造孔剂与陶瓷粉的质量比为(1～6)：20。

优选地，所述陶瓷粉为氧化铝、氧化锆、尖晶石或氮化硅中的一种以上。

优选地，所述造孔剂为PVA、淀粉、碳粉、碳酸氢铵、PMMA微球或PS微球中的一种以上。

优选地，所述干压成型的时间为2～10min；所述冷等静压的时间为200～300s。

优选地，所述四乙基原硅酸盐(TEOS)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)的质量比为1：(1～4)。

优选地，所述酸蒸汽为HCl蒸气或H₂NO₃蒸气，所述酸蒸汽的浓度为10～30 wt％。

所述的超亲水超疏油的油水分离陶瓷膜的制备方法，包括如下具体步骤：