一种超疏水/超亲油型Ni-P-FAS金属网膜的制备方法及油水分离装置、分离方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超疏水/超亲油型Ni‑P‑FAS金属网膜的制备方法及油水分离装置、分离方法。制备方法是将金属网经过金属网刻蚀、化学施镀、疏水化处理等工艺处理制成超疏水/超亲油Ni‑P‑FAS金属网膜。油水分离装置是将超疏水/超亲油型Ni‑P‑FAS金属网膜弯折成“V”型，网膜倾斜设置，在网膜下方和高度相对较低一端的网膜下方分别放置油相收集器和水相收集器。油水分离方法是，将油水混合物从油水分离器的的最高一端倒入，使油水混合物沿着V型的槽向低端流动，油相渗透通过超疏水/超亲油型Ni‑P‑FAS金属网膜流入油相收集器，水相沿着V型的槽向下流动并进入水相收集器，从而实现油水分离。

A superhydrophobic / superoleophilic type Ni P FAS metal omentum and the preparation method of oil-water separator and separation method

The invention discloses a superhydrophobic / superoleophilic type Ni P FAS metal omentum and the preparation method of oil-water separator and separation method. The preparation method is a metal mesh after chemical etching, metal plating, hydrophobic processing process made of superhydrophobic / superoleophilic Ni P FAS metal membrane. The oil-water separation device is the superhydrophobic / superoleophilic type Ni P FAS metal omentum bent into a \V\ type, with inclined, oil phase and water collector collector placed relatively low end respectively in the bottom and below the omentum omentum height. Method of oil-water separation, oil-water mixture will pour from the top end of the oil-water separator, the oil-water mixture along the V type slot flow to the lower end, the oil phase permeability by superhydrophobic / superoleophilic type Ni P FAS metal mesh into the oil phase water collector, along the V type trough to flow and enter the water collector thus, oil-water separation.

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水/超亲油型Ni-P-FAS金属网膜的制备方法及油水分离装置、分离方法
本专利技术属于复合功能材料
，具体涉及一种超疏水/超亲油型Ni-P-FAS金属网膜的制备方法及油水分离装置、分离方法。
技术介绍
在原油开采、石油化工、钢铁、餐饮、纺织和机械加工等行业中均存在排放大量的含油污水的问题。这些含油污水不经处理直接排放会污染环境，破坏生态平衡，还会造成宝贵油资源的浪费。此外，成品油中若残留水分，会严重影响油料的品质，腐蚀机械和运输设备。因此，寻找一种快速、高效且连续不断进行油水分离的方法已成为一个重要的课题。近年来陆续开发和应用的超疏水/超亲油材料为油水分离领域提供了一种新思路。化学镀Ni-P涂层具有极好的化学稳定性、机械性能及抗腐蚀性能，镀层制备工艺简单，无需电源及辅助电极，施镀基底材料及形状不受限制等优点。因此化学镀已广泛应用于电子、石油化工、航空航天、汽车及机械等行业。化学镀Ni-P涂层的制备工艺也较为成熟。如公开号为CN101429654A的中国专利技术专利公布了一种用于304不锈钢表面高磷化学镀Ni-P合金的化学镀液配方。公开号为CN105586579A的中国专利技术专利公布了一种化学镀镍溶液的配制方法，包括粗化—敏化—活化—镀镍。公开号为CN105734538A的中国专利技术专利公布了一种化学镀镍溶液及镀镍工艺。公开号为CN102268658A的中国专利技术专利公布了一种挠性印制电路板用化学镀镍液及化学镀镍工艺。公开号CN104630752A的中国专利专利技术了一种化学镀镍液及高耐腐蚀性化学镀镍的方法。公开号CN103469181A的中国专利技术专利公开了一种Ni-P化学镀液，其中络合剂选用使镀液更为稳定的环己六醇六磷酸脂。公开号CN105452528A的中国专利描述了一种化学镀镍液以及使用其的方法。该化学镀镍液主要包括：镍离子源、还原剂、络合剂、浴稳定剂和光亮剂2-氨基乙烷磺酸等。疏水/超疏水金属网膜制备工艺及用于油水分离的相关专利技术专利也有报道。公开号为CN1387932A的中国专利技术专利报道了一种具有自清洁功能的超亲油性/超疏水性纳米界面分离网，并用于净化油液中的水分。该网膜制备工艺需要使用价格较为昂贵的化学气相沉积设备。公开号为CN101518695A的中国专利报道了一种采用浸涂法制备的具有超疏水和超亲油功能的油水分离网膜，该油水分离网膜是在尼龙织物网上覆盖一薄层聚硅氧烷-双酚A共聚物固化膜，但相比无机膜而言，其抗老化强化及耐磨性不佳。公开号为CN102961893A的中国专利公开了一种在金属织物网上制备超疏水超亲油的油水分离网膜方法，即使用盐酸多巴胺与硫醇溶液浸泡烘干后制备得到，该网膜为有机膜材质，其抗老化和硬度性能有待提高。而本专利技术采用抗腐蚀和硬度均较好的化学镀Ni-P无机材质，并经高温烧结到金属丝网上，而后经FAS疏水液简单处理即可得到超疏水/亲油金属网膜。且目前尚未有化学镀Ni-P/FAS超疏水/亲油金属网膜用于油水分离的应用的相关报道。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术提供一种制备工艺简单、分离效果好的超疏水/超亲油型Ni-P-FAS金属网膜的制备方法，并提供了一种以超疏水/超亲油型Ni-P-FAS金属网膜为主要材料制成的油水分离器为主要部件的油水分离装置，同时提供了利用该分离装置进行油水分离的方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种超疏水/超亲油型Ni-P-FAS金属网膜的制备方法，(其工艺流程如图1所示)，包括以下步骤：1)金属网刻蚀：将金属网放入刻蚀混合液中刻蚀5～20min，以在金属网表面形成微纳米粗糙结构，然后用去离子水漂洗15min，再自然干燥至恒重，得到刻蚀金属网。2)化学施镀：将化学镀液在80～95℃恒温水浴和40～60转/min的磁力搅拌下反应5min；所述的化学镀液中NiSO4·6H2O、Na3C6H5O7·2H2O、NaH2PO2·H2O、C2H3O2Na和C3H6O3的浓度分别为25-50g/L、15-30g/L、20-45g/L、10-40g/L和10-20mg/L，该化学镀液的pH值为4.4～4.8；再将刻蚀金属网置于上述化学镀液中施镀60-120min，再用去离子水冲洗，自然干燥至恒重得到施镀金属网；再将施镀金属网放入马弗炉中进行烧结处理，自然冷却至室温，得到Ni-P金属网膜。3)疏水化处理：将Ni-P金属网膜放入疏水溶液中浸渍60～120min，再置于120～150℃下烘干120min，再自然冷却至室温，得到超疏水/超亲油Ni-P-FAS金属网膜。其中：步骤1)中所用的刻蚀混合液中含有0.01～1M的KOH和0.05～0.5M的K2S2O8。步骤1)中所述的金属网为400目的不锈钢、铜或铝合金网。所述的金属网在刻蚀前经过清洗工序：将金属网在40℃的清洗液中用超声清洗20min，再用去离子水超声漂洗10min，自然干燥至恒重；所用的超声的频率为20～40kHz，功率为100～200W；所述的清洗液中含有浓度为25g/L的Na2CO3和浓度为35g/L的NaOH。步骤2)中的烧结处理的操作为：按2～10℃/min的升温速率升温至200～450℃进行烧结，烧结时间为120min。步骤3)中所述的疏水溶液是FAS(全氟癸基三甲氧基硅烷)的浓度为1.5～5wt％、HCl的浓度为0.02～0.08mg/g、去离子水的浓度为4.9-7.0mg/g的甲醇溶液。该疏水溶液的制备方法为：将FAS、3wt％的HCl和去离子水溶解到甲醇中，使FAS的浓度为1.5～5wt％、HCl的浓度为0.02～0.08mg/g、去离子水的浓度为4.9-7.0mg/g；然后用磁力搅拌以40-80转/min的转速搅拌10min，得到疏水溶液。步骤1-3的制备原理如图2所示。一种油水分离装置(如图3所示)，包括油水分离器、油相收集器和水相收集器；所述的油水分离器由上述方法制备的超疏水/超亲油型Ni-P-FAS金属网膜制成，所述的油水分离器是倾斜设置的截面呈V型的槽(如图4所示)；所述的油相收集器设置在所述的油水分离器的下方，用于承接分离出来的油相物质；所述的水相收集器设置在所述的油水分离器的最低端的下方，用于承接分离出来的水相物质。其中V0和V1分别是油水混合中的油相体积及分离后油相收集器中的油相体积。其中：所述的油水分离器的V型截面的底角呈60～150°，所述油水分离器与水平面的夹角为4～10°；在所述的油水分离器的最低端向上弯折2～3mm，构成溢流堰。一种采用上述油水分离装置分离油水的方法，是将油水混合物从油水分离器的的最高一端倒入，使油水混合物沿着V型的槽向低端流动，油相渗透通过超疏水/超亲油型Ni-P-FAS金属网膜流入油相收集器，水相沿着V型的槽向下流动并进入水相收集器，从而实现油水分离。所述油水混合物是体积比为0.05～1:1的水、油的混合物，油通常包括汽油、柴油、有机溶剂等。将收集后的油和水称量体积，根据下式计算出分离效率η：式中：V0和V1分别是油水混合中的油相体积及分离后油相收集器中的油相体积。与现有的技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、Ni-P/FAS超疏水金属网膜涂层制备无需使用专门昂贵设备和苛刻的条件，且该涂层更耐腐蚀和磨损，硬度更高且使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超疏水/超亲油型Ni‑P‑FAS金属网膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)金属网刻蚀：将金属网放入刻蚀混合液中刻蚀5～20min，以在金属网表面形成微纳米粗糙结构，以增加网膜涂层与金属丝网基底的结合强度，然后用去离子水漂洗15min，再自然干燥至恒重，得到刻蚀金属网；2)化学施镀：将化学镀液在80～95℃恒温水浴和40～60转/min的磁力搅拌下反应5min；所述的化学镀液中NiSO4·6H2O、Na3C6H5O7·2H2O、NaH2PO2·H2O、C2H3O2Na和C3H6O3的浓度分别为25‑50g/L、15‑30g/L、20‑45g/L、10‑40g/L和10‑20mg/L，该化学镀液的pH值为4.4～4.8；再将刻蚀金属网置于上述化学镀液中施镀60‑120min，再用去离子水冲洗，自然干燥至恒重得到施镀金属网；再将施镀金属网放入马弗炉中进行烧结处理，自然冷却至室温，得到Ni‑P金属网膜；3)疏水化处理：将Ni‑P金属网膜放入疏水溶液中浸渍60～120min，再置于120～150℃下烘干120min，再自然冷却至室温，得到超疏水/超亲油Ni‑P‑FAS金属网膜。

【技术特征摘要】
1.一种超疏水/超亲油型Ni-P-FAS金属网膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)金属网刻蚀：将金属网放入刻蚀混合液中刻蚀5～20min，以在金属网表面形成微纳米粗糙结构，以增加网膜涂层与金属丝网基底的结合强度，然后用去离子水漂洗15min，再自然干燥至恒重，得到刻蚀金属网；2)化学施镀：将化学镀液在80～95℃恒温水浴和40～60转/min的磁力搅拌下反应5min；所述的化学镀液中NiSO4·6H2O、Na3C6H5O7·2H2O、NaH2PO2·H2O、C2H3O2Na和C3H6O3的浓度分别为25-50g/L、15-30g/L、20-45g/L、10-40g/L和10-20mg/L，该化学镀液的pH值为4.4～4.8；再将刻蚀金属网置于上述化学镀液中施镀60-120min，再用去离子水冲洗，自然干燥至恒重得到施镀金属网；再将施镀金属网放入马弗炉中进行烧结处理，自然冷却至室温，得到Ni-P金属网膜；3)疏水化处理：将Ni-P金属网膜放入疏水溶液中浸渍60～120min，再置于120～150℃下烘干120min，再自然冷却至室温，得到超疏水/超亲油Ni-P-FAS金属网膜。2.根据权利要求1所述的超疏水/超亲油型Ni-P-FAS金属网膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中所用的刻蚀混合液中含有0.01～1M的KOH和0.05～0.5M的K2S2O8。3.根据权利要求1所述的超疏水/超亲油型Ni-P-FAS金属网膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中的烧结处理的操作为：按2～10℃/min的升温速率升温至200～450℃进行烧结，烧结时间为120min。4.根据权利要求1所述的超疏水/超亲油型Ni-P-FAS金属网膜的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述的疏水溶液是FAS的浓度为1.5～5wt％、HCl的浓度为0.02～0.08mg/g、去离子水的浓度为4.9-7.0mg/g的甲醇溶液。5.根据权利要求4所述的超疏水/超亲油型...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡永伟，全学军，李硕，程治良，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50