本发明专利技术公开了一种钛氧化合物修饰的具有亲水疏油性质的油水分离织物的制备方法及用途，涉及化学化工、功能材料技术领域。所述方法通过在织物基底上修饰具有超亲水和水下超疏油特性的钛氧化合物使其达到超亲水超疏油效果而实现油水分离，其水下油水分离性能效率很高。该油水分离织物的油水分离特性是由具有微米结构的织物和纳米级的钛氧化合物组成的复合结构所共同决定的。本发明专利技术中的织物的亲水性是在极为温和的条件下形成的，织物具有水下自清洁、对水稳定且环境友好的特性，本发明专利技术制备方法成本低、速度快、简单便捷。本发明专利技术为推动控制过滤和分离领域的器件开发与应用提供了理论指导和技术支持。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化学化工、功能材料
，特别涉及具有亲水疏油性质的可用于油水分离的织物的制备和应用方法。
技术介绍
油水分离是一个在生产生活中具有重大意义的工作，目前，水污染，特别是油污染水的事件频频发生。按照油水的含量大体可分为含油污水和含水废油两大类，其中含油污水来源广泛，如石油泄漏、轮船的压舱水、陆上开采石油矿石，以及食品、纺织、机械加工、制革等众多产业均会向环境中排放大量的含油污水，含油污水危害着人类的身体健康及安全，对环境产生污染，破坏生态平衡。所以寻找一种简单高效的方法来进行油水分离，处理这类污染物成为了人们关注的话题，也逐渐成为研究人员的重要研究课题。专利文献号为CN1387932A、CN1721030A、CN101518695A 和申请号为200910217895.3的专利文献中分别公开了具有超疏水、超亲油功能的油水分离网膜或油水分离网。虽然四种技术方案都具有油水分离的效果，但也存在不同的不足之处，如制造过程复杂，有的用了含氟化合物，有的需要高温固化等等。同样，文献Angew.Chem.1nt.Ed.2004, 43, 2012;J.Mater.Chem.2007, 17, 4772;Nanotechnology, 2007, 18, 015103;Macromol.Rapid.Commun.2006, 27, 804; ACS App1.Mater.1nterfaces, 2009, I, 2613 也报道了可用于油水分离的具有超疏水和超亲油功能的网膜，但也存在上述类似的问题。以上用膜进行油水分离为“油透过”方式，油在透过时将造成一定的膜污染，久而久之就影响膜的通量，降低使用寿命。并且在分离方面有一定的欠缺，因为水的密度大于油，所以水在油之下，那么水将形成一层水层隔绝油透过膜，无法成功进行油水分离。中国专利技术专利CN102029079A中公开了具有水下超疏油性质的油水分离网膜及其制备方法。采用水凝胶材料涂布的网膜进行油水分离，虽然在解决油污染分离网或网膜的问题上有较大进步，但是，由于水凝胶材料具有遇水膨胀的性质，经不起长期的水冲刷，这就使得水凝胶材料很容易从丝网基底脱落，造成此油水分离网膜的稳定性不足，从而限制了其应用。为了克服此缺点，中国专利技术专利CN102350094A公开了一种基于微纳米分级结构的孔状网状织物网基底，如不锈钢、铜、铝、铁或钛金属织物网等，在织物网上生长纳米棒阵列结构使其超未水超疏油，虽然提闻了稳定性，但织物基底的保水性差。因此，在实现稳定、高效、环境友好的水油分离器件制备方面仍然具有相当大的挑战。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种制备具有在空气中及水下超亲水与在水下超疏油性质的油水分离织物的方法。所述的织物是通过在织物基底上修饰具有超亲水和水下超疏油特性的钛氧化合物使其达到超亲水超疏油效果而实现油水分离，其水下油水分离性能效率很高。该油水分离织物的油水分离特性是由具有微米结构的织物和纳米级的钛氧化合物组成的复合结构所共同决定的。本专利技术中的织物的亲水性是在极为温和的条件下形成的，织物具有水下自清洁、对水稳定且环境友好的特性，制备方法成本低、速度快、简单便捷。本专利技术为推动控制过滤和分离领域的器件开发与应用提供了理论指导和技术支持。本专利技术的油水分离织物具有特殊的纳米和微米的复合结构，即微米结构的织物网孔和纳米厚度的钛氧化合物包覆层。本专利技术的油水分离织物在空气中和水下具有超亲水性，且对油滴具有超疏油性，且在水下对油具有小于5μ N的粘附力。本专利技术的具有亲水疏油性质的油水分离织物是在织物基底上修饰纳米厚度的钛氧化合物，所述的油水分离织物具有微米尺度的网孔。所述的钛氧化合物纳米厚度的膜是利用钛酸四丁酯的乙醇溶液陈化数天后浸泡织物并烘干所得。本专利技术所用的油水分离装置简单易得，所述油水分离装置包括管状进水装置、支撑装置、油水分离织物和滤液接收装置，所述管状进水装置通过支撑装置固定在所述滤液接收装置上方，所述油水分离织物固定在所述管状进水装置底端。油水混合液从管状进水装置上方倒入后，水滤过本专利技术中的修饰有钛氧化合物的油水分离织物流到下方的滤液接收装置中，同时油被阻隔在油水分离织物上方的管状进水装置中。本专利技术的油水分离织物具有稳定、分离效率高的性质，可以大面积和低成本生产。利用本专利技术的油水分离织物和油水分离装置对不同类型的油进行油水分离测试，发现对不同类型的油具有不同的油水分离效率。用本专利技术的油水分离织物分别对含油30%?70%浓度(质量百分比浓度)的食用油、汽油、液体石蜡的油水混合物进行油水分离，所用油水混合物为高速搅拌获得，测得对食用油的分离效率为90%?97%，对汽油的分离效率为90%?99%，对液体石蜡的分离效率为90%?98%。所述的具有超亲水且水下超疏油性质的油水分离织物的制备方法包括以下步骤:(I)称取体积比为(1:5)?(1:10)的钛酸四丁酯和无水乙醇试剂，搅拌使之均匀混合。向其中继续加入冰乙酸调节ΡΗ，冰乙酸与钛酸四丁酯体积比为1:1?3:1，搅拌I?5小时。此为溶液Α。(2)并将水与无水乙醇混合(其中水:无水乙醇体积比为1:1?1:10)。此为溶液B。所述水的体积按照水与步骤(I)中的钛酸四丁酯体积比为5:1?10:1的比例称取。向溶液A中缓缓倒入溶液B，溶液A和溶液B混合完毕后密封，继续搅拌0.5?3小时。密封搅拌完毕后静置，陈化为12?120小时，待用。(3)将织物放入步骤(2)中的陈化溶液中，浸泡I?24小时，取出在室温下干燥5?48小时即得到本专利技术所述的修饰有钛氧化合物的超亲水超疏油的油水分离织物。本专利技术的油水分离织物的制备成本低廉，原料易得且环境友好，设备和制作工艺十分简单，可用于大范围制备，且油水分离织物油水分离效率高，修饰钛氧化合物的织物具有良好的稳定性和保水性，因此具有较好的应用前景。【附图说明】图1:修饰钛氧化合物后织物基底干燥时的光学显微镜放大照片；图2:修饰钛氧化合物后织物基底浸湿后的光学显微镜放大照片；图3:水滴在未修饰钛氧化合物的织物基底上的接触角照片；图4:水滴接触钛氧化合物修饰的织物后的照片；图5:本专利技术提出的一种基于微纳米分级结构织物的油水分离装置结构示意图；图6:本专利技术中微纳米分级结构织物的制备方法流程图；图7A和图7B分别为未修饰有钛氧化合物的织物的不同放大倍数的扫描电镜放大照片；图8A和图8B分别为修饰钛氧化合物的织物的不同放大倍数的扫描电镜放大照片;图中:1-管状进水装置；2_支撑装置；3_油水分离织物；4_滤液接收装置。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1:采用本专利技术提供的制备方法制备油水分离织物，如图6所示，具体包括以下几个步骤:(I)室温下，称取3ml钛酸四丁酯倒入烧杯中，再加入15ml无水乙醇，搅拌均匀后加入3ml冰乙酸调节pH并磁力搅拌I小时，得到溶液A。(2)称取15ml无水乙醇和15ml超纯水，混匀后得到溶液B ;将溶液B缓缓倒入正在磁力搅拌的溶液A中。混合完毕后密封并继续搅拌0.5小时。将所得溶液密封，陈化12h，待用。(3)将织物放入步骤(2)中的陈化溶液中，浸泡I小时。取出后在室温下干燥5小时即得到本专利技术所述的修饰有钛氧化合本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钛氧化合物修饰的具有亲水疏油性质的油水分离织物的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括以下步骤：（1）称取体积比为(1:5)～(1:10)的钛酸四丁酯和无水乙醇试剂，搅拌使之均匀混合；向其中继续加入冰乙酸，冰乙酸与钛酸四丁酯体积比为1:1～3:1，搅拌1～5小时，此为溶液A；（2）并将水与无水乙醇混合，此为溶液B；所述水的体积按照水与步骤（1）中的钛酸四丁酯体积比为5:1～10:1的比例称取；溶液B中水：无水乙醇体积比为1:1～1:10；向溶液A中缓缓倒入溶液B，溶液A和溶液B混合完毕后密封，继续搅拌0.5～3小时；密封搅拌完毕后静置，陈化为12～120小时，待用；（3）将织物放入步骤（2）中的陈化溶液中，浸泡1～24小时，取出在室温下干燥5～48小时，得到修饰有钛氧化合物的超亲水超疏油的油水分离织物。
【技术特征摘要】
1.一种钛氧化合物修饰的具有亲水疏油性质的油水分离织物的制备方法，其特征在于:所述的制备方法包括以下步骤: (1)称取体积比为(1:5)?(1:10)的钛酸四丁酯和无水乙醇试剂，搅拌使之均匀混合；向其中继续加入冰乙酸，冰乙酸与钛酸四丁酯体积比为1:1?3:1，搅拌I?5小时，此为溶液A ； (2)并将水与无水乙醇混合，此为溶液B;所述水的体积按照水与步骤(I)中的钛酸四丁酯体积比为5:1?10:1的比例称取；溶液B中水:无水乙醇体积比为1:1?1:10 ; 向溶液A中缓缓倒入溶液B，溶液A和溶液B混合完毕后密封，继续搅拌0.5?3小时；密封搅拌完毕后静置，陈化为12?120小时，待用； (3)将织物放入步骤(2)中的陈化溶液中，浸泡I?24小时，取出在室温下干燥5?48小时，得到修饰有钛氧化合物的超亲水超疏油的油水分离织物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述的织物为棉布、亚麻布、竹纤维或维纶。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述织物基体干燥时孔径直径为50?100 μ m,修饰钛氧化合物后干...
【专利技术属性】
技术研发人员：田东亮，郑曦，郭振燕，张孝芳，翟锦，江雷，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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