[发明专利]利用ECR氩等离子体溅射法制备的亲油/疏水油水分离碳膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种利用ECR等离子体溅射法制备的亲油/疏水油水分离膜及其制备方法和应用。其具体制备过程为：将双通阳极氧化铝模板放入等离子体腔体中，将腔体内抽真空，通入氩气；通过施加磁线圈电流和微波，得到高离化率、高密度的氩等离子体；随后给碳靶施加直流偏压、基片偏压，等离子体中的氩离子带动碳原子向双通阳极氧化铝模板运动并沉积在双通阳极氧化铝模板表面形成亲油/疏水油水分离碳膜。本方法制备的亲油/疏水油水分离碳膜与双通阳极氧化铝模板结合力强，从而很大程度上避免亲油/疏水油水分离碳膜的脱落、延长其使用寿命。

技术领域

本发明属于碳膜制备领域，涉及一种过滤膜，具体涉及一种利用ECR氩等离子体溅射法制备的亲油/疏水油水分离碳膜及其制备方法和应用。

背景技术

工业化进程中，人们普遍意识到环境污染危害的严重性。近来海洋原油泄漏和石油污染水源事件频发，与生活密切相关的餐饮、医药等方面的油水混合物处理也亟待更好的方式去解决。传统的分离方式分离效率低、占地面积大，难以满足如今严苛的环保要求。而油水分离过滤膜作为分离效率最高、最可行的方法近年来迅速发展起来。

现有的油水分离膜通常是将聚合物、凝胶等物质涂覆到所选取的基体上，而此方式明显的弊端就是其附着力较弱，油水分离膜可能与油水混合物中的其他污染物发生反应，且油水分离膜会因使用次数的增加而被冲刷脱落。这极大地限制了油水分离膜的使用范围和使用寿命。

因此，开发一种具有较高结合强度、良好稳定性、较长使用寿命的制备油水分离膜及其制备方法，对油水分离膜在产业中的应用具有重要的现实意义。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明提供了一种利用ECR氩等离子体溅射法制备的亲油/疏水油水分离碳膜及其制备方法和应用，以解决现有的油水分离膜与基体之间附着力弱的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种利用ECR氩等离子体溅射技术制备亲油/疏水油水分离碳膜的方法，包括以下步骤：

1)将双通阳极氧化铝模板放入等离子体腔体中，将腔体内抽真空，通入氩气；

2)施加420A的磁线圈电流和100mA的微波，使通入的氩气离化，得到高离化率、高密度的氩等离子体；

3)给碳靶施加-300V直流偏压和+50V的基片偏压，碳原子在双通阳极氧化铝模板表面沉积60min，在双通阳极氧化铝模板表面制得亲油/疏水油水分离碳膜。

进一步地，步骤1)中，双通阳极氧化铝模板的孔径为100nm、200nm或300nm。

进一步地，步骤1)中，当腔体内真空度抽到4×10^-4Pa后，通入氩气，使腔内的气压升高到4×10^-2Pa。

进一步地，步骤3)中，亲油/疏水油水分离碳膜的沉积速率为3.4nm/min。

进一步地，还包括将亲油/疏水油水分离碳膜从双通阳极氧化铝模板表面分离的操作：在双通阳极氧化铝模板表面的亲油/疏水油水分离碳膜上自旋涂覆一层硅胶体，去除双通阳极氧化铝模板，得到亲油/疏水油水分离碳膜。

进一步地，还包括将亲油/疏水油水分离碳膜转移至具有通过性或吸油特性的基体上的操作。

进一步地，具有通过性或吸油特性的基体为吸油毛毡或活性炭板。

进一步地，双通阳极氧化铝模板为镀铝的双通阳极氧化铝模板。

本发明还公开了一种利用ECR氩等离子体溅射法制备的亲油/疏水油水分离碳膜，油在亲油/疏水油水分离碳膜上的平均接触角为10.47-11.01°，水在亲油/疏水油水分离碳膜上的平均接触角为103.21-104.49°。