本发明专利技术提供了一种基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置，其特征在于，包括保护网罩，所述的保护网罩内设有超亲水疏油纳米纤维泡沫，超亲水疏油纳米纤维泡沫中分布有集液毛细管网，集液毛细管网连接主输液管，所述的保护网罩的侧面以及底面设有网孔，主输液管连接泵，泵连接储液罐。本发明专利技术制备工艺简单、成本低、可用原料范围广并且针对不同乳液性质具有灵活的设计性，在低压力驱动下即可实现连续性的高通量、高效率乳液分离。本装置在含油废水污染治理、化学试剂纯化等领域具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于油水乳液分离领域，尤其涉及一种基于超亲水疏油纳米纤维泡沫材料的连续化乳液分离装置及其制备方法。
技术介绍
乳化油水混合物的分离在社会生产和人们的日常生活中有着广泛的应用需求。根据混合物各组分比例和混合性质，油水乳液可分为油包水型和水包油型，其中水包油型乳液是日常生产生活中最为常见的类型，大量含油废水排入自然水体不仅严重危害生态环境和人体健康，同时浪费大量石油资源。含油废水的处理是目前环境保护领域面临的主要难题之一。现有油水乳液处理方法如沉降法、机械法、化学法、超声波法等普遍存在能耗高，处理效率低，易造成二次污染且石油资源回收利用率低的不足，开发新型高效油水乳液分离技术成为国内外研宄的热点。国内专利CN102029079A公开了一种采用在网膜基底上涂布超亲水水凝胶制备超亲水及水下超疏油油水乳液分离网膜的方法。国内专利CN103893999A公开了一种在织物丝网表面采用亲水聚合物乳胶和纳米二氧化硅颗粒混合液浸渍/喷涂改性制备超亲水及水下超疏油的油水分离网膜的方法。但上述专利公开的油水分离膜均属于二维膜材料，且存在制备过程复杂、成本高、孔隙率较低、孔道连通性较差、分离速度慢、破乳量低等不足。国外专利W094/21347公开了一种以聚氨酯泡沫作为基本材料制备油水乳液分离装置的方法，该装置通过聚氨酯泡沫吸附乳液中分散的油滴和溶解油，之后通过离心方法分离所吸附的油污。国内专利CN1289166C公开了一种聚氨酯油破乳装置，该装置采用聚氨酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯及聚乙烯泡沫和粒状聚合泡沫作为吸附材料，通过将乳液多次循环通过吸附材料，依靠材料亲油特性将乳液中油粒吸附并凝聚成大油滴而实现油水乳液分离。然而这两种专利采用的亲油吸附材料易被污染，且需要大量的动力保障乳液的循环，破乳效率、低能耗高，且装置复杂、成本高、应用性能单一。纳米纤维泡沫作为一种三维体型材料具有高比表面积、高孔隙率、高孔隙连通性且易于功能化的优点，为制备新型高效油水乳液分离装置提供了基础材料，但现今尚无基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置方面相关的研宄报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置，其特征在于，包括油水乳液分离模块，所述的油水乳液分离模块包括保护网罩、设于保护网罩内的超亲水疏油纳米纤维泡沫、以及分布于超亲水疏油纳米纤维泡沫中的集液毛细管网，集液毛细管网连接主输液管，所述的保护网罩的侧面以及底面设有网孔，主输液管连接泵，泵连接储液罐。优选地，所述的主输液管有多个拓展接口，用于与多组油水乳液分离模块的集液毛细管网连接。本专利技术还提供了上述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置的制备方法，其特征在于，具体步骤包括:第一步:将集液毛细管网植入纳米纤维泡沫中；第二步:对内置有集液毛细管网的纳米纤维泡沫进行超亲水疏油处理，得到超亲水疏油纳米纤维泡沫；第三步:将超亲水疏油纳米纤维泡沫封装到保护网罩中，得到油水乳液分离模块；第四步:将集液毛细管网，集液毛细管网连接主输液管，主输液管连接泵，泵连接储液罐，得到基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置。优选地，所述的纳米纤维泡沫为纳米纤维相互交联构成的三维开孔泡沫状材料。优选地，所述的纳米纤维泡沫的体积密度为0.5?1000mg/cm3，平均孔径为0.01?20 μπι，比表面积为10?2000m2/go优选地，所述的集液毛细管网包括主管和设于主管上的支管，主管和支管的管壁上皆设有孔洞，主管和支管的内径为0.5?10mm，管壁孔径为0.1?5mm。优选地，所述的将集液毛细管网植入纳米纤维泡沫中是指:在纳米纤维泡沫材料制作过程中直接将集液毛细管网嵌入到材料中或将集液毛细管网置于纳米纤维泡沫材料夹层中间并进行粘合封装。优选地，所述的超亲水疏油处理方法为:高压静电喷涂、磁场诱导自组装、蒸汽扩散、微波原位聚合和原位相变组装法方法中的一种或多种的组合。优选地，所述的将纳米纤维泡沫封装到保护网罩时采用呋喃树脂粘合剂进行粘合封装。本专利技术的纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置具有高比表面积和三维开孔结构。通过内置集液毛细管网，不仅提升了对乳液的分离输送能力，同时提高了吸附材料结构的稳定性，结合附加的低压力抽吸装置，可以实现快速高效的油水乳液分离，且分离出来的水纯度高。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:(I)不同于传统的油水乳液分离技术采用的泡沫材料，本专利技术采用的纳米纤维开孔泡框架结构是由纳米纤维组成，具有更高的比表面积、高孔隙率、高孔隙连通性以及优异的力学性能，如图2所示。通过表面物理化学改性或材料本体性能设计可实现超亲水疏油的效果，仅在低压力驱动下即可对水包油型乳液实现快速高效分离。(2)本专利技术提供的油水乳液分离装置制备方法不需要复杂耗时过程，制备工艺简单，适用于一系列广泛的纳米纤维泡沫基材料，并且具有灵活的可调性，可根据具体的乳液性质对装置性能进行设计。(3)本专利技术制备的油水乳液分离装置具有连续工作的能力，纳米纤维开孔泡沫材料的超亲水疏油特性保障其具有优异的抗污性能，能够有效的增加破乳时间。(4)本专利技术制备工艺简单、成本低、可用原料范围广并且针对不同乳液性质具有灵活的设计性，在低压力驱动下即可实现连续性的高通量、高效率乳液分离。本装置在含油废水污染治理、化学试剂纯化等领域具有广阔的应用前景。【附图说明】图1是纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置的结构示意图；图2是纳米纤维泡沫SEM图。【具体实施方式】下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。以下实施例中的纳米纤维泡沫为纳米纤维相互交联构成的三维开孔泡沫状材料，可以在上海东翔纳米科技有限公司购买到，其制备方法为首先将纳米纤维均匀分散在对其不具有溶解性的溶剂中，随后采用冷冻法将分散液凝固成型，进一步采用冷冻干燥法去除凝固的溶剂，最后将干燥后的纳米纤维泡沫前驱体进行热交联处理，最终获得纳米纤维泡沫。本专利技术所述的在纳米纤维泡沫材料制备过程中直接将集液毛细管网嵌入到材料内部，是指将纳米纤维均匀分散在对其不具有溶解性的溶剂中后，将集液毛细管网置于所形成的分散液中，随后采用冷冻法将分散液凝固成型，并进行后续步骤。本专利技术的一种可实现对一种，该装置所用纳米纤维开孔泡沫具有高比表面积和三维开孔结构。通过内置集液毛细管网，不仅提升了对乳液的分离输送能力，同时提高了吸附材料结构的稳定性，结合附加的低压力抽吸装置，可以实现快速高效的油水乳液分离，且分离出来的水纯度高。实施例1如图1所示，是纳米纤维泡沫基油水乳液连续化分离装置的结构示意图，所述的基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置，包括油水乳液分离模块，所述的油水乳液分离模块包括保护网罩1、设于保护网罩I内的超亲水疏油纳米纤维泡沫4、以及分布于超亲水疏油纳米纤维泡沫4中的集液毛细管网2，集液毛细管网2连接主输液管3，所述的保护网罩I的侧面以及底面设有网孔，主输液管3连接泵5，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于超亲水纳米纤维泡沫的油水乳液分离装置，其特征在于，包括油水乳液分离模块，所述的油水乳液分离模块包括保护网罩(1)、设于保护网罩(1)内的超亲水疏油纳米纤维泡沫(4)、以及分布于超亲水疏油纳米纤维泡沫(4)中的集液毛细管网(2)，集液毛细管网(2)连接主输液管(3)，所述的保护网罩(1)的侧面以及底面设有网孔，主输液管(3)连接泵(5)，泵(5)连接储液罐(6)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：丁彬，葛建龙，斯阳，杨珊，俞建勇，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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