复合型结构油水分离网膜及其制备方法技术

本发明专利技术复合型结构油水分离网膜，其由具有亲水性的纳米纤维膜薄层和具有亲水性的多孔支撑底膜所构成。本发明专利技术能够有效地克服超亲水‑水下超疏油筛网膜低油穿透压力的不足，保证了超亲水网膜在较大压力范围内其油水分离性能的稳定；表层超薄的纳米纤维膜能够有效地缩小超亲水网膜的孔径，使超亲水网膜能够实现对乳化油水体系的高效快速的分离；制备方法简单，所制备复合结构的油水分离膜具有超亲水性能及较高的分离通量，且具有较高的油穿透临界压力，保证了油水分离性能在较宽压力范围内的稳定，适宜规模化工业生产。

Composite structure oil-water separation omentum and preparation method thereof

The invention relates to a composite structure oil water separating omentum which is composed of a hydrophilic nanometer fiber film layer and a porous support bottom membrane with hydrophilic property. The invention can effectively overcome the shortcomings of super hydrophilic underwater superoleophobic low oil pressure screen membrane penetration, ensure the super hydrophilic omentum in the larger pressure range of the oil-water separation performance stability; nano fiber membrane surface can effectively reduce the aperture of ultra-thin super hydrophilic omentum, the retina can be achieved on the super hydrophilic emulsion the fast and efficient separation of oil and water system; the preparation method is simple, the preparation of oil-water separation membrane separation composite structure has super hydrophilic property and high flux, and high oil penetration critical pressure, ensure the stable performance of oil-water separation in a wide pressure range, suitable for large-scale industrial production.

【技术实现步骤摘要】
复合型结构油水分离网膜及其制备方法
本专利技术属油水分离领域中的油水分离网膜及其制备方法，特别涉及一种大通量、高耐油透过压力的复合型结构油水分离网膜及其制备方法。
技术介绍
油水混合体系广泛存在于工业生成和居民生活的诸多领域。特别是在石油开采、石油化工、纺织、金属加工、交通运输、能源等行业中。此外，石油泄漏等事故也产生大量的油水混合物。这些含油的废水或油水混合物会对生态环境造成严重破坏。直接排放这些含油废水会对生态环境造成严重的破坏。此外，回收这些含油废水的中附加值高的相(通常指油)，能够有效地节约资源，提升废水处理过程中的附加值，降低废水处理的成本。目前，针对含油废水的处理方法主要有基于重力分离、吸油树脂材料吸附、气浮絮凝、机械刮板等技术，其分离操作复杂、效率低、能耗高、耗时长、存在二次污染以及成本高等诸多问题。而基于膜分离技术来处理含油废水，其操作简单、效率高、能耗低、耗时短且二次污染少，引起人们的广泛兴趣。但是传统的多孔分离膜，其表面亲水差，导致在分离的过程中油水的分离选择性交差，且易于被油污染，导致膜分离通量和分离性能的急剧下降，极大的阻碍了油水分离网膜在实际工业领域的应用。近些年来，基于超浸润概念的油水分离网膜材料得到科学家们以及企业界的广泛关注。这种超浸润分离膜其膜表面对于油水具有较大的浸润性差异，即材料同时具有超亲水/超疏油特性。这种表面对油水浸润性差异化大的分离膜，在分离油水体系时，具有分离通量高、分离选择性好、不易污染的特点。目前，基于超浸润概念所设计的油水分离网膜其形式主要有多孔的筛网膜、微滤膜、纳米纤维膜等。其中，筛网膜具有极高的分离通量，能够有效地分离水中的浮油以及部分分散油，但耐油穿透能力差，且无法分离乳化油水混合物。而超浸润微滤膜以及纳米纤维膜虽然能够有效地分离乳化的油水混合物，但是由于分离膜厚度较厚，表面有效孔隙率较低，导致膜分离通量低。这些问题，导致超浸润油水分离筛网膜、微滤膜及纳米纤维膜难以在实际工业中得到真正的应用和推广。根据杨-拉普拉斯方程，我们可以知道，液进入具有憎液表面的膜孔需要突破一定的压力，这一临界压力跟膜的孔径有关，孔径越小，临界压力越高。因此，本专利技术的希望通过在支撑衬底的大孔内部，通过静电纺丝的手段来构筑一层具有蜘蛛网络结构的纳米纤维膜薄层，由于纳米纤维其直径较低，在占据有限的空间位置后，可以有效地缩小筛网膜的有效孔径，从而在不影响原有空隙的前提下，极大的提升筛网膜的耐油穿透压力。同时由于纳米纤维膜其较小的孔径结构，能够有效地提升分离膜对乳化油水的分离性能，纳米纤维膜其超薄的厚度，也保证了分离膜的分离通量。这一复合结构的油水分离网膜，能够有效地克服超浸润筛网膜低耐油穿透压力以及微滤膜以及纳米纤维膜分离通量低的问题。因此，有必要提供一种复合型结构油水分离网膜及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种复合型结构油水分离网膜及其制备方法。本专利技术通过如下技术方案实现上述目的：一种复合型结构油水分离网膜，其由具有亲水性的纳米纤维膜薄层和具有亲水性的多孔支撑底膜所构成。进一步的，亲水性的纳米纤维薄层其主要成份为亲水性的聚合物，为交联的聚乙烯醇、壳聚糖、醋酸纤维素、聚乙二醇、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺盐酸盐等其中的一种或几种，也可以是磺化聚合物、有亲水性链段的共聚物或支化聚合物等聚合物中的一种或几种。进一步的，具有亲水性的大孔支撑底膜为具有不同目数的不锈钢丝网、铜网、镍网、编织布或无纺布等。进一步的，纳米纤维膜薄层厚度为0.2-10微米，其上具有直接0.1-2微米的纤维薄膜孔。一种复合型结构油水分离网膜制备方法，制备步骤为：1)利用亲水性聚合物分别配置成浓度为0.5-2wt％以及浓度为4-20wt％的聚合物溶液a和聚合物溶液b；2)将具有亲水性的大孔支撑底膜用清洗烘干；大孔支撑底膜为金属时清洗液为1wt％稀硫酸和1wt％氢氧化钠溶液；大孔支撑底膜为非金属时清洗液为纯水、乙醇；3)将步骤1)中的聚合物溶液a通过喷涂或浸涂方式使其涂覆或包裹于步骤2)的具有亲水性的大孔支撑底膜，干燥清洗后置入0.5-2wt％的戊二醛溶液中，调节戊二醛的溶液pH值范围在1-3之间，反应2-24h，清洗，干燥；4)以大孔支撑底膜为收集体，通过静电纺丝方式，以步骤1)的聚合物溶液b作为纺丝液，在大孔支撑底膜表面电纺一层厚度较薄的纳米纤维膜，纺丝电压为8-20kV，纺丝距离为8-15cm，注射器推进速度为0.1-0.3mm/min，得到不同表面纳米纤维膜负载量的亲水性油水分离复合膜，复合膜表面的纳米纤维的负载量为10-300μg/cm2；5)浸入二次清洗液中进行清洗并干燥后得到复合型结构油水分离网膜；大孔支撑底膜为金属时二次清洗液为0.5-2wt％的戊二醛溶液，清洗时调节戊二醛的溶液pH值范围在1-3之间，反应2-24h，；大孔支撑底膜为非金属时，二次清洗液为纯水。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1)能够有效地克服超亲水-水下超疏油筛网膜低油穿透压力的不足，保证了超亲水网膜在较大压力范围内其油水分离性能的稳定。2)表层超薄的纳米纤维膜能够有效地缩小超亲水网膜的孔径，使超亲水网膜能够实现对乳化油水体系的高效快速的分离。3)制备方法简单，所制备复合结构的油水分离膜具有超亲水性能及较高的分离通量，且具有较高的油穿透临界压力，保证了油水分离性能在较宽压力范围内的稳定，适宜规模化工业生产。具体实施方式实施例1一种具有复合结构的油水分离网膜，其制备方法包括如下步骤：(1)将不锈钢丝网浸入到浓度为1wt％的稀硫酸溶液中，在室温条件下，放置2min，之后用纯水清洗，再将其浸入到浓度为1wt％的氢氧化钠溶液中，放置2min，用纯水清洗后干燥；(2)将壳聚糖溶于1wt％的醋酸水溶液中，配制成浓度为1wt％的壳聚糖水溶液；(3)将步骤(1)中获得的不锈钢丝网浸入到步骤(2)配制的溶液中，静置5min，缓慢取出，干燥；(4)将步骤(3)中获得不锈钢丝网，浸入到浓度为,1wt％的戊二醛水溶液中，加入盐酸，使得戊二醛溶液的pH值为1，反应2h，取出，纯水洗涤、干燥，得壳聚糖包覆的不锈钢丝网膜。(5)将壳聚糖溶解于1wt％的醋酸水溶液中，配制成浓度为4wt％的壳聚糖水溶液；(6)将步骤(4)所得到的壳聚糖包覆的不锈钢丝网膜作为收集体，将步骤(5)所配制的壳聚糖溶液作为纺丝液，调节静电电压为20kV，固定纺丝针头距离收集体之间的距离为12cm，注射器推进速度为0.1mm/min,静电纺丝10min，之后将收集体至于50℃环境下，烘10min；(7)将步骤(6)获得的表面沉积有纳米纤维的不锈钢丝网膜浸入到浓度为2wt％戊二醛水溶液，调节戊二醛水溶液的pH值至1，反应2h，取出，纯水清洗，干燥后得具有复合结构的亲水性油水分离网膜。实施例2一种具有复合结构的油水分离网膜，其制备方法包括如下步骤：(1)将不锈钢丝网浸入到浓度为1wt％的稀硫酸溶液中，在室温条件下，放置2min，之后用纯水清洗，再将其浸入到浓度为1wt％的氢氧化钠溶液中，放置2min，用纯水清洗后干燥；(2)将壳聚糖溶于1wt％的醋酸水溶液中，配制成浓度为2wt％的壳聚糖水溶液；(3)将步骤(1)中获得的不锈钢丝网浸入到步骤(2)配制的溶液中，静置5min本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合型结构油水分离网膜，其特征在于：其由具有亲水性的纳米纤维膜薄层和具有亲水性的多孔支撑底膜所构成。

【技术特征摘要】
1.一种复合型结构油水分离网膜，其特征在于：其由具有亲水性的纳米纤维膜薄层和具有亲水性的多孔支撑底膜所构成。2.根据权利要求1所述的一种复合型结构油水分离网膜，其特征在于：亲水性的纳米纤维薄层其主要成份为亲水性的聚合物，为交联的聚乙烯醇、壳聚糖、醋酸纤维素、聚乙二醇、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺盐酸盐等其中的一种或几种，也可以是磺化聚合物、有亲水性链段的共聚物或支化聚合物等聚合物中的一种或几种。3.根据权利要求3所述的一种复合型结构油水分离网膜，其特征在于：具有亲水性的大孔支撑底膜为具有不同目数的不锈钢丝网、铜网、镍网、编织布或无纺布等。4.根据权利要求3所述的一种复合型结构油水分离网膜，其特征在于：纳米纤维膜薄层厚度为0.2-10微米，其上具有直接0.1-2微米的纤维薄膜孔。5.一种复合型结构油水分离网膜制备方法，其用于权利要求4所展示的复合型结构油水分离网膜的制备；制备步骤为：1)利用亲水性聚合物分别配置成浓度为0.5-2wt％以及浓度为4-20wt％的聚合物溶液a和聚合物溶液b；2)将具有亲水性的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱玉长，靳健，张静娅，
申请(专利权)人：苏州捷尔沃科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32