本发明专利技术公开了一种化学稳定的低油粘附性油水分离膜、其制备方法及用途。该分离膜包括：具有复数通孔的基材，其中所述通孔的孔径为100～2000目；以及，至少原位生长在基材表层和所述通孔孔壁上的纳米片层，该纳米片层主要由复数金属氢氧化物和/或金属氧化物纳/微米片组成，纳/微米片的纵向高度为20nm～2μm、横向宽度为10～2000nm。该分离膜可通过强电解质环境诱导氧化的方法制备。本发明专利技术的分离膜具有超亲水、水下超疏油及低油粘附性的特点，可用于对油水混合物，例如工业或生活污水进行净化，并分离脱除分散在水中的油滴，具有分离高效快速、无需外力驱动、易清洗、耐污染性好等优点，且制备工艺简单、材料来源广泛、成本低，易于实现大规模制备，适于产业化应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化学化工、功能材料及纳米
，特别涉及具有超亲水及水下超低油粘附性质的分离膜的制备及其用途。
技术介绍
生产生活中含油污水的排放对水体造成的污染日益严重，生产生活中排放的污水主要包括含油的污水和含水的废油，因此对油水的分离在在社会生产和人们的日常生活中有着广泛的应用需求。大量研究报道了采用超亲油超疏水的材料制备油水分离材料，如文献 Nanotechnology 2007, 18,015103; ACS App1.Mater.1nterface, 2009, I, 2613 ；Adv.Mater., 2012，2, 3666等均报道了可用于油水分离的超疏水超亲油的功能网膜材料；CN1101518695A，CN172103A及CN1387932A等也公开了超疏水超亲油的油水分离膜材料。但是这些材料都在实现油水分离效果的同时也存在一些问题:如需要在在制备过程中弓I入含氟的材料，使用中氟的流失容易造成对环境的二次污染；以及，在空气中超疏油的材料在实际的含水体系中容易失去疏油性能的缺点，这些问题使这类超疏水超亲油材料在含油污水的分离的领域受到限制。而在现实生活中，包含大量水以及少量油的含油污水来源广泛，如石油开采、以及在纺织工业中生成的印染废水、在食品加工、机械行业以及化工行业排出的大量废水都是这类含油废水。对于这种污水，超亲油超疏水的分离膜材料的分离效果就受到制约。文献Adv.Mater., 2011，23，4270和CN102029079A报道了采用在网膜基底上涂布超亲水水凝胶的方法制备了超亲水及水下超疏油的油水分离膜，但有机高分子材料在化学以及热稳定性较差，因此在苛刻环境中的分离受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种化学稳定的低油粘附性油水分离膜，其表面分布具有低油粘附力的纳米片层结构，在空气环境和水下超亲水，且在水下超疏油。本专利技术的目的之二在于提供制备前述分离膜的方法，其具有成本低、效率高及稳定性优良等特点。本专利技术的目的之三在于提供前述分离膜在分离油水混合体系中的用途。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括: 一种化学稳定的低油粘附性油水分离膜，其特征在于包括: 具有复数通孔的基材，其中所述通孔的孔径为100?2000目， 以及，至少原位生长在所述基材表层和所述通孔孔壁上的纳米片层，所述纳米片层主要由复数金属氢氧化物和/或金属氧化物纳/微米片组成，所述纳/微米片的纵向高度为20nm?2 μ m、横向宽度为10?2000nm。进一步的，所述金属氢氧化物和/或金属氧化物包括但不限于氧化铁、水合氧化铁、四氧化三铁中的任一种或两种以上的组合。进一步的，所述基材包括但不限于网状材料或多孔泡沫材料。一种化学稳定的低油粘附性油水分离膜的制备方法，包括: 提供具有复数通孔的基材前体，其中至少所述基材前体表层及所述通孔孔壁上覆盖有主要由铁元素组成的材料层，并且所述通孔的孔径为100?2000目， 取所述基材前体置于含氧化剂的碱性溶液中，至少使所述基材前体表层和所述通孔孔壁上原位生长形成所述纳米片层，而后取出所述基材前体清洗并干燥，获得所述分离膜。进一步的，所述基材前体包括但不限于铁网或铁制多孔泡沫材料、镀铁的金属和/或非金属网或多孔泡沫材料中的任一种。前述的任一种化学稳定的低油粘附性油水分离膜在分离油水混合体系中的用途。与现有技术相比，本专利技术的优点包括: (1)提供了一种具有在空气环境和水下超亲水超疏油、超低油粘附性等特点的新型油水分离膜，其对环境友好，无毒害物质，抗溶胀及腐蚀性强，稳定性好，抗污染性强，易清洗，可重复使用，是一种高效环保的油水分离膜材料，其对于二氯乙烷、汽油、柴油、动植物油、正己烷、石油醚、甲苯、原油等与水的混合物都具有快速高效的分离性能； (2)提供了一种仅需简单的一步氧化反应即可实现的，具有工艺简单、原料廉价易得、成本低廉等特点的新型油水分离膜制备方法，可用于大面积制备油水分离膜材料。【附图说明】图1a-图1c是本专利技术实施例1中所获油水分离膜的扫描电镜图片，其中，图1a为膜表面的大面积扫面电镜照片；图lb、lc分别是不同条件下制备的无机纳米片层的局部放大扫描电镜图。图2是本专利技术实施例1中在空气环境中的测量水滴在所获油水分离膜表面接触角的光学照片(液滴为5微升)。图3是本专利技术实施例1中在水下测量正己烷液滴在所获油水分离膜表面的接触角的光学照片(液滴为5微升)。图4a_4d是本专利技术实施例1中所获油水分离膜的对二氯乙烷油滴的粘滞行为光学照片，其中图4a所示为油滴接触网膜表面，图4b所示为在网膜表面按压油滴使在压力下接触，图4c所示为将油滴提离网膜表面时油滴与表面的低粘滞行为，图4d所示为油滴被提离表面之后油滴恢复原状(液滴为5微升)。图5a是本专利技术实施例1中一种基于所述油水分离膜的分离装置的应用效果图； 图5b是利用图5a所示分离装置分离后的水相放大图。【具体实施方式】鉴于现有油水分离材料的诸多缺陷，本案专利技术人经长期研究和实践，得以探知本专利技术的技术方案，其主要是通过构建高化学稳定性的无机纳米材料及结构，从而获得化学稳定性优异的超亲水-超疏油表面的分离膜，并可用于苛刻酸碱条件及有机溶剂体系环境下的分离。作为本专利技术技术方案的一个方面，其所涉及的系一种化学稳定的低油粘附性油水分离膜，包括:具有复数通孔的基材，其中所述通孔的孔径为100~2000目， 以及，至少原位生长在所述基材表层和所述通孔孔壁上的纳米片层，所述纳米片层主要由复数金属氢氧化物和/或金属氧化物纳/微米片组成，所述纳/微米片的高度为20nm ~2 μ m、宽度为 10 ~2000nm。进一步的 讲，本专利技术的油水分离膜具有可控的微米和纳米复合结构，包括:微米级的网孔、纳米级的片状结构所形成的大长径比纳米线结构。应当理解，本专利技术中的“纳/微米片”系指在高、宽之中的至少一个方面具有纳米级尺度的，且宽度远远大于厚度的薄片状结构，其与诸如线、点等一维形态是迥异的。更具体的讲，在一些典型实施方案之中，本专利技术的油水分离膜主要是通过在100^2000目的网状或多孔泡沫材料，特别是具有金属层的织网或多孔泡沫材料上原位生成连续的无机氧化物/氢氧化物纳米片而形成。所述油水分离膜依据基底材料的目数形成具有不同大小尺寸的孔，孔径随随原始基底孔径的减小而减小，例如，当原始织网及多孔泡沫材料基底(亦可理解为基材前体)的孔径尺寸在2~150μπι之间时，油水分离膜的尺寸为2~150 μ m之间。进一步的，本专利技术中的金属氢氧化物和/或金属氧化物可以选自但不限于氧化铁、水合氧化铁、四氧化三铁中的任一种或多种。这些金属氢氧化物、金属氧化物较之其它铜、铬等金属的氢氧化物、氧化物，不仅更易于形成，且无任何生物毒性，更为安全环保。在一典型实施例中，所述油水分离膜包含金属网，所述金属网的网格尺寸在100-2000目之间，纳米片层中的纳米片的纵向高度在20nm至5μπι、横向宽度在10_2000nm之间。进一步的，本专利技术的基材前体可选用但不限于铁或含铁(例如，镀铁的)的铝、钛、不锈钢等及其纤维织物或尼龙、维纶、芳纶、涤纶等纤维织物网或多孔泡沫材料，优选采用铁网或铁制多孔泡沫材料、镀铁的金属和/或非金属网或多孔泡沫材本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种化学稳定的低油粘附性油水分离膜，其特征在于包括：具有复数通孔的基材，其中所述通孔的孔径为100～2000目，以及，至少原位生长在所述基材表层和所述通孔孔壁上的纳米片层，所述纳米片层主要由复数金属氢氧化物和/或金属氧化物纳/微米片组成，所述纳/微米片的纵向高度为20nm～2μm、横向宽度为10～2000nm。
【技术特征摘要】
1.一种化学稳定的低油粘附性油水分离膜，其特征在于包括: 具有复数通孔的基材，其中所述通孔的孔径为100?2000目， 以及，至少原位生长在所述基材表层和所述通孔孔壁上的纳米片层，所述纳米片层主要由复数金属氢氧化物和/或金属氧化物纳/微米片组成，所述纳/微米片的纵向高度为20nm?2 μ m、横向宽度为10?2000nm。2.根据权利要求1所述的化学稳定的低油粘附性油水分离膜，其特征在于所述金属氢氧化物和/或金属氧化物包括氧化铁、水合氧化铁、四氧化三铁中的任一种或两种以上的组合。3.根据权利要求1所述的化学稳定的低油粘附性油水分离膜，其特征在于所述基材包括网状材料或多孔泡沫材料。4.根据权利要求1所述的化学稳定的低油粘附性油水分离膜，其特征在于所述分离膜具有空气中超亲水和水下超疏油特性，包括:在空气中水的接触角小于10°，在水下油的接触角大于140°。5.根据权利要求1所述的化学稳定的低油粘附性油水分离膜，其特征在于所述分离膜在PH值>1的酸性条件下保持化学稳定性，且在碱性条件下亦保持化学稳定性。6.权利要求1-5中任一项所述化学稳定的低油粘附性油水分离膜的制备方法，其特征在于包括: 提供具有复数通孔的基材前体，其中至少所述基...
【专利技术属性】
技术研发人员：靳健，刘霞，张丰，张忠义，
申请(专利权)人：苏州二元世纪纳米技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。