油水分离金刚石涂层金属网的制备方法、金属网沉积涂层装置、金刚石涂层金属网及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种油水分离金刚石涂层金属网的制备方法、金属网沉积涂层装置、金刚石涂层金属网及其应用，涉及油水分离金属网技术领域。金刚石涂层金属网的制备方法包括以下步骤：采用热丝化学气相沉积法在金属网表面沉积金刚石涂层。本发明专利技术还提供了用于上述热丝化学气相沉积的金属网沉积涂层装置。本发明专利技术缓解了目前金属网应用于油水分离存在成本高、使用寿命短、油水分离种类有限以及功能容易失效的问题。本发明专利技术通过热丝化学气相沉积法以及金属网沉积涂层装置生长纳米金刚石有效避免了金属网在沉积过程中的变形。该方法成膜速率快，制备工艺简单、工艺稳定、成本低，适合工业化生产和大规模工业化使用，得到的金属网油水分离效率高、使用寿命长。

Preparation of diamond-coated metal mesh for oil-water separation, deposition device of metal mesh, diamond-coated metal mesh and its application

【技术实现步骤摘要】
油水分离金刚石涂层金属网的制备方法、金属网沉积涂层装置、金刚石涂层金属网及其应用
本专利技术涉及油水分离金属网
，具体而言，涉及一种油水分离金刚石涂层金属网的制备方法、金属网沉积涂层装置、金刚石涂层金属网及其应用。
技术介绍
进入新世纪以来，油水分离技术已在石油化工、污水处理、食品工程等多个领域得到广泛应用。目前的含油废水主要采用重力沉降、粗粒化、离心分离等方法进行二级处理，这些方法虽然能够处理含油废水，但具有分离效率低、成本高、回收率低等缺点。油水分离是治理含油废水和含水油液的重要工业过程。油水分离是利用同一材料对油和水截然不同的浸润性而使油与水分离的，例如材料具有超疏水超亲油性质或者具有超亲水超疏油性质。随后超疏水性和超亲油性过滤材料的开发研发逐渐深入，这些过滤材料亲油疏水。一般方法是修饰材料的多孔结构为超疏水，而在各种多孔结构中，金属丝网由于其低成本、高机械强度和多孔结构成为理想材料。常规金属网可通过表面改性的方式在金属网状结构的表面进行改性，可以使用酸碱腐蚀的方法或者使用表面改性剂进行改性处理，典型通过腐蚀改变表面结构诱导超疏水超亲油性质，例如将金属铜网在硝酸溶液中腐蚀，增加铜丝表面的粗糙度，并通过修饰十六烷硫醇使其具备超疏水超亲油性质，该方法可以获得油水分离的效果。而由于油水混合状态、油水含量、油水混合液中所含的有机物种类、油水分离对象等多种因素的不同，导致油水分离难度变得越来越大。同时金属网进行表面改性使其具有疏水亲油的特性在实际应用中也遇到了诸多限制：首先，金属网本身耐腐性能有限，容易被环境所腐蚀，使用寿命较短；其次，金属网表面改性后应用于油水分离中特异性较强，针对的油的种类较少，特定的油水分离需要对应特定的腐蚀与改性剂处理；再次，通过酸碱腐蚀或者采用表面改性剂改性的方法进行油水分离时，时间不能很持久，酸碱腐蚀及添加表面改性剂的方法在金属表面添加的疏水官能团只在表面，容易失效。现有技术中出现了一些用于油水分离的材料，例如专利CN106987876A公开了一种超疏水/亲油油水分离Ni-Cu复合镀层网膜的制备方法，其先在金属表面进行Ni-Cu复合电镀，增强金属的耐蚀性，然后使用低能表面改性剂对镀层进行表面改性，使其获得亲水/疏油的功能。该方法工艺复杂，要进行两次工艺处理，且使用寿命短，吸附在金属表面的低能活性剂容易失效，从而导致亲水/疏油功能失去作用。专利CN106362439A公开了一种具有亲水/水下超疏油性的油水分离金属网制备方法。该专利是用激光加工的方法在金属表面加工出微纳结构的微凸，使得其具有亲水疏油的作用，但是激光加工成本极高，而且容易破坏基本原本的相结构。目前金属网应用于油水分离主要存在成本高、使用寿命短、油水分离种类有限以及功能容易失效等技术问题。另一方面，金刚石是世界上最硬的物质，拥有极为稳定的物理化学性质和较高的弹性模量。现有技术专利CN103741116A中已经提出了一种在金属网衬底上生长CVD金刚石涂层使金刚石网表面具有超疏水性和亲水性的方法，但是该方法过程较复杂，所使用的沉积设备昂贵、成本高，只能在小尺寸工件上长金刚石薄膜，不适合实际油水分离的金属网，不利于工业化生产和工业用途。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种油水分离金刚石涂层金属网的制备方法，采用热丝化学气相沉积方式在金属网表面沉积金刚石涂层，热丝化学气相沉积方式所使用的温度通常较其它方式低，通过低温生长纳米金刚石的方法有效避免了金属网在沉积过程中的变形。该方法成膜速率快，制备工艺简单、工艺稳定、成本低，适合工业化生产和大规模工业化使用。本专利技术的目的之二在于提供一种用于上述油水分离金刚石涂层金属网的制备方法中热丝化学气相沉积的金属网沉积涂层装置，沉积装置简单，可以将金属网固定住，沉积过程金属网不会变形，非常适用于三维方向上的化学气相沉积涂层的制备。本专利技术的目的之三在于提供一种上述油水分离金刚石涂层金属网的制备方法制备得到的金刚石涂层金属网或使用上述金属网沉积涂层装置通过热丝化学气相沉积方式得到的金刚石涂层金属网，该金属网具有油水分离效率高、使用寿命长的优点。本专利技术的目的之四在于提供一种上述金刚石涂层金属网在油水分离中的应用。本专利技术的目的之五在于提供一种包含上述金刚石涂层金属网的油水分离装置。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：第一方面，提供了一种油水分离金刚石涂层金属网的制备方法，包括以下步骤：采用热丝化学气相沉积方式在金属网表面沉积金刚石涂层，得到金刚石涂层金属网；优选地，金属网为铜网、钛网或不锈钢网。优选地，在本专利技术技术方案的基础上，热丝化学气相沉积时，气源包括氢气与甲烷气体，反应区温度为500-800℃，优选500-700℃，进一步优选500-600℃；优选地，反应区温度以15-25℃/min的升温速率从室温升至500-800℃，并保温10-20min。优选地，在本专利技术技术方案的基础上，气源还包括惰性气体；反应过程中氢气、甲烷气体和惰性气体的总流量为400-600mL/min，，优选400-500mL/min，其中甲烷气体流量占总流量的1-5％，氢气流量占总流量的25-45％，惰性气体流量占总流量的50-70％；和/或，沉积压强为1500-2000Pa，优选1500-1800Pa，进一步优选1500-1600Pa；和/或，上排热丝距离金属网的垂直距离为20-25mm，下排热丝距离金属网的垂直距离为15-20mm；和/或，沉积时间为1.5-3h，优选1.5-2.5h，进一步优选2-2.5h。优选地，在本专利技术技术方案的基础上，金属网为经过纳米金刚石植晶处理后的金属网；优选地，植晶处理包括将金属网放入植晶溶液中超声20-60min后取出干燥，优选干燥方式为用惰性气体吹干；优选地，植晶溶液为纳米金刚石悬浮液；纳米金刚石悬浮液优选包括纳米金刚石粉、碳酸二甲酯和水，纳米金刚石粉质量占纳米金刚石悬浮液质量的0.005-0.01％，碳酸二甲酯在纳米金刚石悬浮液中的浓度为1×10-6-10×10-6mol/L；优选纳米金刚石悬浮液的pH为2-4。优选地，在本专利技术技术方案的基础上，油水分离金刚石涂层金属网的制备方法，包括以下步骤：(a)对金属网表面进行清洗；(b)对清洗好的金属网进行腐蚀处理；(c)对金属网进行再清洗；(d)对金属网进行纳米金刚石植晶处理；(e)植晶处理后采用热丝化学气相沉积方式在金属网表面沉积金刚石涂层，得到金刚石涂层金属网；优选地，步骤(a)和步骤(c)均独立地包括先用水超声清洗2-3次，每次5-10min，再用酒精超声清洗1-2次，每次5-10min；优选地，步骤(b)包括先在碱溶液中超声5-10min，然后在酸溶液中超声30-60s；优选碱溶液为0.5-1mol/L的NaOH溶液；优选酸溶液为0.5-1mol/L的HCl溶液；优选地，步骤(d)包括将金属网放入植晶溶液中超声20-60min后取出干燥，优选干燥方式为用氮气吹干；优选植晶溶液为纳米金刚石悬浮液；纳米金刚石悬浮液优选包括纳米金刚石粉、碳酸二甲酯和水，纳米金刚石粉质量占纳米金刚石悬浮液质量的0.005-0.01％，碳酸二甲酯在纳米金刚石悬浮液中的浓度为1×10-6-10×10-6mol/L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油水分离金刚石涂层金属网的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用热丝化学气相沉积方式在金属网表面沉积金刚石涂层，得到金刚石涂层金属网；优选地，金属网为铜网、钛网或不锈钢网。

【技术特征摘要】
1.一种油水分离金刚石涂层金属网的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用热丝化学气相沉积方式在金属网表面沉积金刚石涂层，得到金刚石涂层金属网；优选地，金属网为铜网、钛网或不锈钢网。2.按照权利要求1所述的油水分离金刚石涂层金属网的制备方法，其特征在于，热丝化学气相沉积时，气源包括氢气与甲烷气体，反应区温度为500-800℃，优选500-700℃，进一步优选500-600℃；优选地，反应区温度以15-25℃/min的升温速率从室温升至500-800℃，并保温10-20min。3.按照权利要求2所述的油水分离金刚石涂层金属网的制备方法，其特征在于，气源还包括惰性气体；反应过程中氢气、甲烷气体和惰性气体的总流量为400-600mL/min，优选400-500mL/min，其中甲烷气体流量占总流量的1-5％，氢气流量占总流量的25-45％，惰性气体流量占总流量的50-70％；和/或，沉积压强为1500-2000Pa，优选1500-1800Pa，进一步优选1500-1600Pa；和/或，上排热丝距离金属网的垂直距离为20-25mm，下排热丝距离金属网的垂直距离为15-20mm；和/或，沉积时间为1.5-3h，优选1.5-2.5h，进一步优选2-2.5h。4.按照权利要求1-3任一项所述的油水分离金刚石涂层金属网的制备方法，其特征在于，金属网为经过纳米金刚石植晶处理后的金属网；优选地，植晶处理包括将金属网放入植晶溶液中超声20-60min后取出干燥，优选干燥方式为用氮气吹干；优选地，植晶溶液为纳米金刚石悬浮液；纳米金刚石悬浮液优选包括纳米金刚石粉、碳酸二甲酯和水，纳米金刚石粉质量占纳米金刚石悬浮液质量的0.005-0.01％，碳酸二甲酯在纳米金刚石悬浮液中的浓度为1×10-6-10×10-6mol/L；优选纳米金刚石悬浮液的pH为2-4。5.按照权利要求1-3任一项所述的油水分离金刚石涂层金属网的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)对金属网表面进行清洗；(b)对清洗好的金属网进行腐蚀处理；(c)对金属网进行再清洗；(d)对金属网进行纳米金刚石植晶处理；(e)植晶处理后采用热丝化学气相沉积方式在金属网表面沉积金刚石涂层，得到金刚石涂层金属网；优选地，步骤(a)和步骤(c)均独立地包括先用水超声清洗2-3次，每次5-10min，再用酒精超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐永炳，李星星，王陶，黄磊，杨扬，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44