一种油水分离器件的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种油水分离器件的制备方法，以铜网为材料，以炭黑薄膜为模板，利用化学反应在铜网上构筑微观表面，后经疏水化处理得到可用于油水分离的特殊浸润性表面。在修饰前，本发明专利技术的铜网是超亲水、超疏油的，在修饰后，本发明专利技术的铜网是超疏水、超亲油的，因此对应不同的实际情况可以达到不同的油水分离目的；本发明专利技术利用水和油的表面张力的不同的性质，对于溶解状态和乳化状态的污染物也能有效的分离，大大增加了分离效率，且操作简单，耗时短。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种污水处理技术中的油水分离器件，尤其涉及一种油水分离器件的制备方法。
技术介绍
随着现代工业技术的不断发展，水资源的污染现象也越来越严重。面对越来越困难的油水分离现状，基于不同的工作原理，针对不同的分离对象，多种油水分离技术应运而生。油水体系按污染物(含油废水中的油或含水油液中的水)的存在状态划分为：1、溶解状态，水分子存在于烃类分子间隙，与烃类呈均相，此时油液中的含水量在饱和度以下，当含水量超过饱和度时，过量的水则以乳化状或游离状出现；2、乳化状态，指水分以极小的水粒状态分散于油中；3、游离状态，污染物经沉降操作后，油相与水相呈上、下分层状态。传统的油水分离技术主要包括物理分离法、化学分离法、电浮分离法等。物理分离法物理分离法是利用油水的密度差或过滤吸附等物理现象使油水分离的方法，主要特点是不改变油的化学性质而将油水分离，物理分离法由于其方法简单、便于操作是应用最早也是应用最广的油水分离方法。其优点是不会给油水混合物带来新的污染和杂质，缺点是油水分离不彻底，分离所需耗时长。物理分离法主要包括重力分离法、过滤分离法、聚结分离法、气浮分离法、吸附分离法、超滤膜分离法及反渗透分离法等。重力分离法如按其作用方式的不同，还可分为机械分离，静置分离和离心分离3种。机械分离法：让含油污水流过斜板、波纹板细管和滤器等，使之产生涡流、转折和碰撞，以促使微小油粒聚集成较大的油粒，再经密度差的作用而上浮，从而达到分离的目的。静置分离法：将含油污水贮存在舱柜内，在单纯的重力作用下，经过沉淀使油液自然上浮以达到分离的目的。这种方法需要较长的时间和较大的装置，同时也难以连续使用。离心分离法：利用高速旋转运动产生的离心力，使油、水在离心力和密度差的作用下实现分离，它的特点是油污水在分离器中的停留时间很短，所以分离器体积较小。重力分离法的优点：结构简单、操作方便；缺点：只能分离自由状态的油，而不能分离乳化状态的油。一般认为油粒直径小于50μm就很难分离。化学分离法化学分离法是向含油污水中投放絮凝剂或聚集剂，其中絮凝剂可使油凝聚成凝胶体而沉淀，而聚集剂则使油凝聚成胶体使其上浮，从而达到油水分离的一种方法。电浮分离法电浮分离法是把含油污水引进装有电极的舱柜中，利用电解产生的气泡在上浮过程中附着油滴而加以分离，从而实现油水分离的方法，实际上是一种物理化学分离方法。与传统的分离方法相比，使用吸附材料进行油水分离被认为是一种简单可行的方法。迄今为止，沸石、活性炭、植物/碳素纤维等吸附材料被用作油吸附材料，但是这些材料在吸油同时还吸水，大大降低了油水分离效率，同时还存在环境二次污染、循环利用率、价格高等不利因素，从而制约了这些材料的实际应用。自从发现了自然界植物表面的特殊浸润性，研究人员对其表面的独特结构产生越来越大的兴趣，随着研究的深入，利用材料特殊浸润性对水和油的不同作用来实现油水分离的现象引起了广泛关注。首先，这里介绍一下关于材料的特殊浸润性。以自然界的荷叶为例，荷叶之所以能够“出淤泥而不染”是由于其表面化学成分和微观几何结构共同决定的，如图1所示，化学成分是获得超疏水性质的基础，而表面的微观几何结构则是维持超疏水性质的保障，固体表面自由能越大，就越容易被一些液体所湿润，反则反之。通常用静态接触角θ来衡量固体表面的浸润性，接触角是指液滴在水平固体表面上铺展到一定的角度而到达平衡时，从固-液-气三相接触点处，出固-液界面经过液体内部至液-气界面的夹角，如图3所示：θ＝0°，液体完全浸润固体表面，固体表面具有超亲水性；0°<θ<90°，液体部分润湿固体表面，固体表面具有亲水性；90°<θ<180°，液体不润湿固体表面，固体表面具有疏水性：θ>150°的固体表面一般称为超疏水表面。固体表面的浸润性一般用静态接触角来衡量，但是若要判断一个表面的疏水效果，还要考虑水滴在表面上移动的难易程度。一般用滚动角来评价，它是指当固体表面缓慢倾斜时放置在表面上的水滴在重力的作用下开始移动时的临界倾斜角。受大自然的启发，人们发现有层次的微纳结构可以加强表面浸润性以达到超疏水、超亲水、超疏油、超亲油。Jiang研究组首次利用超疏水超亲油的网状结构进行油水分离，他们将聚四氟乙烯(PTFE)乳液在压缩空气下喷于孔洞直径为115μm的不锈钢网的表面，然后在350℃下加热30min以去除黏合剂、分散剂和乳化剂等。通过扫描电子显微镜(SEM)可以看到涂覆后不锈钢表面有球状和块状聚四氟乙烯，网的空隙处没有涂覆材料，使得空气可以流通，水在该表面的接触角约为156°，滚动角仅为4°，油的接触角为0°，说明其具有超疏水和超亲油的性质，水滴可以轻易的从网表面滚落，而油滴则可迅速的浸润并穿过网孔。除此之外，Tu等人将聚苯乙烯溶解在四氢呋喃中，通过喷雾器喷在玻璃片表面，形成具有不规则分布的微米球和纳米纤维的超疏水涂层，以此吸附污染物中的油；Zhu等人在孔径为200～400μm聚氨酯海绵表面沉积一层铜，然后于硝酸银和十二酸中反应，在表面生成直径为100～200nmCu-C11H23COOAg纳米颗粒，将修饰后的海绵放入油水混合物中，油很快吸附到海绵之中，其吸附量达到自身重量的13倍，吸附的油可通过挤压排除。以上油水分离方法分别存在以下缺点：物理分离法缺点：油水分离效果不彻底，分离耗时长，设备占地面积大。化学分离法缺点：容易引入新的杂质，造成二次污染。电浮分离法缺点：耗电量大，分离成本高。吸附材料法缺点：在吸油同时还吸水，大大降低了油水分离效率，同时还存在环境二次污染、循环利用率、价格高等不利因素。不锈钢网聚四氟乙烯喷涂法：只具有超疏水和超亲油的性质，而不具有超亲水和超疏油的性质。有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的油水分离器件的制备方法，使其更具有产业上的利用价值。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种分离效率高、多次使用性能不变且超疏水超亲油与超疏油超亲水能互换的油水分离器件的制备方法。本专利技术的油水分离器件的制备方法，包括步骤：(1)在第一材料的网格表面上，以第一温度通过喷涂或燃烧的方法，构筑第二材料的微米/纳米混合结构；(2)在所述第二材料的微米/纳米混合结构上面镀一层第三材料的薄膜；(3)以第二温度进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油水分离器件的制备方法，其特征在于包括步骤：(1)在第一材料的网格表面上，以第一温度通过喷涂或燃烧的方法，构筑第二材料的微米/纳米混合结构；(2)在所述第二材料的微米/纳米混合结构上面镀一层第三材料的薄膜；(3)以第二温度进行烘烤，去除所述第二材料，使所述第一材料的网格上附着保留了所述第二材料的微米/纳米混合结构的所述第三材料的壳层结构，构成油水分离器件。

【技术特征摘要】
1.一种油水分离器件的制备方法，其特征在于包括步骤：
(1)在第一材料的网格表面上，以第一温度通过喷涂或燃烧的方法，构筑
第二材料的微米/纳米混合结构；
(2)在所述第二材料的微米/纳米混合结构上面镀一层第三材料的薄膜；
(3)以第二温度进行烘烤，去除所述第二材料，使所述第一材料的网格上
附着保留了所述第二材料的微米/纳米混合结构的所述第三材料的壳层结构，构
成油水分离器件。
2.根据权利要求1所述的油水分离器件的制备方法，其特征在于：所述的
油水分离器件为超亲水超疏油，用第四材料进行表面修饰后为超疏水超亲油。
3.根据权利要求1所述的油水分离...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭长四，张锋，徐成云，吴竹慧，
申请(专利权)人：常州菡纳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32