一种阴离子表面活性剂修饰的导电聚合物-层状双金属氢氧化物的油水分离膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阴离子表面活性剂修饰的导电聚合物‑层状双金属氢氧化物的油水分离膜的制备方法，属于污水处理和环境保护领域。本发明专利技术制备了导电聚合物‑层状双金属氢氧化物复合膜材料，并在含阴离子表面活性剂的溶液中对其进行电化学修饰。当阴离子表面活性剂被修饰到杂化膜基底表面时，其亲水端与层状双金属氢氧化物结合而亲油端暴露在外，随着油水分离膜材料上修饰的阴离子表面活性剂量的增加，油水分离膜材料的疏水性也逐渐增强。本发明专利技术解决了传统的油水分离膜材料机械性能差、分离效率低、传输阻力大、再生困难且易产生二次污染的问题，且膜的制备工艺简单、成本较低，极易实现大规模生产，为电化学法制备油水分离膜的工业化应用提供基础。

【技术实现步骤摘要】
一种阴离子表面活性剂修饰的导电聚合物-层状双金属氢氧化物的油水分离膜的制备方法
本专利技术涉及一种阴离子表面活性剂修饰的导电聚合物-层状双金属氢氧化物的油水分离膜的制备方法，属于污水处理和环境保护领域。
技术介绍
近年来，随着城市化和现代工业化的快速发展，炼油厂、石油工业、食品加工、制造工业等领域排放的含油废水量大大增加。含油废水作为一种常见的水体污染物，会破坏水生生物的生存环境，严重时会对人类健康造成威胁，而且油水混合物的分离难度较大，因此，开发一种新型的油水分离膜是现代社会发展的迫切需要。由于传统的油水分离膜机械性能差、分离效率低、传输阻力大、再生困难等问题制约着膜分离技术的发展与工业化应用，近年来许多研究者将电化学法制膜技术应用到油水分离膜制备领域，由于通过电化学法制备的油水分离膜材料形貌可控且均一、制膜工艺简单、机械性能好且成本较低等优点逐渐成为研究热点。电化学法是通过在导电基底上施加氧化或还原电位，使电极附近发生聚合反应、共沉淀反应及静电吸引等现象，产生的聚合物、沉淀物等沉积到导电基底上形成均匀的膜材料，通过在该膜材料上修饰阴离子表面活性剂来改变油水分离膜材料的亲疏水性，达到含油废水中油水分离的目的。迄今为止，在导电聚合物-双金属氢氧化物杂化膜材料表面通过电化学法修饰阴离子表面活性剂制备超疏水超亲油性膜材料应用在油水分离领域的技术尚未被报道。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种阴离子表面活性剂修饰的导电聚合物-层状双金属氢氧化物的油水分离膜的制备方法，解决了传统油水分离技术在处理含油废水时所遇到的油水分离膜机械性能差、传输阻力大、制膜工艺复杂及膜再生困难的问题。在本专利技术中，阴离子表面活性剂修饰的超疏水超亲油性导电聚合物-双金属氢氧化物杂化膜是由导电聚合物、层状双金属氢氧化物及所修饰的阴离子表面活性剂组成，当含油废水流经阴离子表面活性剂修饰的层状双金属氢氧化物时，几乎所有的油分子都能被超疏水的层状双金属氢氧化物纳米片所捕获，并通过表面能梯度快速扩散至油水分离膜的孔道内。本专利技术提供了一种阴离子表面活性剂修饰的导电聚合物-层状双金属氢氧化物的油水分离膜的制备方法，包括以下步骤：首先是在导电基底上施加聚合电位，使导电聚合物单体均匀地聚合在导电基底上；然后，在上述制备的导电聚合物上施加还原电位制备一层均匀的层状双金属氢氧化物纳米片，即制备了导电聚合物-层状双金属氢氧化物复合膜材料；最后，将整个复合膜体系控制在修饰电压下，在含阴离子表面活性剂的修饰溶液中，阴离子表面活性剂被电化学修饰到导电聚合物-双金属氢氧化物杂化膜基底上即可制成高效油水分离膜材料。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述的电化学法为恒电压法、恒电流法、脉冲法、循环伏安法中的一种。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述的导电聚合物单体为吡咯单体、苯胺单体、乙烯二氧噻吩单体中的一种。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述的层状双金属氢氧化物中的金属离子可以是Ni+、Co2+、Co3+、Mn2+、Al3+、Fe2+、Fe3+中的两种，且两者的质量比为1：20~20：1。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述的导电基底选自泡沫镍、泡沫铜、铜网、不锈钢丝网、钛网中的一种。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述导电聚合物的聚合电位为0.8V~2.0V；聚合时间为：10~60min。通过电化学法沉积层状双金属氢氧化物时，沉积电位为-3.0V~-1.0V，电沉积时间为：1~6h。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述的阴离子表面活性剂为烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐中的一种。在电化学修饰过程中，修饰电压为0.5V~1.0V；所述修饰溶液中阴离子表面活性剂的浓度为10ppm~2000ppm。本专利技术还提供了上述制备方法制得的阴离子表面活性剂修饰的导电聚合物-层状双金属氢氧化物的油水分离膜在油水混合物分离中的应用。上述应用中，油水混合物中的油性物质指甲苯、正己烷、异辛烷、石油醚、汽油、柴油和水的混合物，油水体积比为：1:20~1:2，处理量为：20~100mL/min。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术将油水膜分离技术在处理水包油乳液时以重力为推动力与超疏水超亲油性层状双金属氢氧化物纳米片易捕获油分子的特点相结合，大幅提高了含油废水的分离效率。（2）油水分离膜的制备工艺简单、成本较低，极易实现大规模生产，可为电化学法制备油水分离膜的工业化应用提供基础。（3）本专利技术中阴离子表面活性剂修饰杂化膜材料是通过电位调控的，无需加入其它化学试剂，当施加还原电位时，阴离子表面活性剂被释放。因此在再生过程中，无二次污染产生。附图说明图1为实施例1聚吡咯/NiFe-双金属氢氧化物杂化膜材料在50ppm十二烷基磺酸钠溶液中电化学修饰2h后，杂化膜材料表面水接触角的变化情况。图2为实施例3制备的油水分离膜对含3000ppm甲苯的油水乳液进行分离的效果图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本专利的保护范围。实施例1：（1）将1mL吡咯单体和0.43g高氯酸锂溶于200mL的水溶液中配制成高氯酸锂与吡咯单体的混合水溶液A；（2）将4.4508g六水合硝酸镍和2.0508g九水合硝酸铁溶于200mL的水溶液中配制成0.075M六水合硝酸镍与0.025M九水合硝酸铁的混合水溶液B；（3）将0.1092g十二烷基磺酸钠溶于200mL水溶液中配制成十二烷基磺酸钠水溶液C；（4）将1.005g甲苯与500mL蒸馏水混合制成油水混合物，然后将该油水混合物用高速搅拌器在12000r/min的转速下搅拌10min得到乳白色的油水混合物D；（5）将三电极体系（工作电极为有效面积25cm2的泡沫镍，对电极为25cm2的不锈钢片，参比电极为饱和甘汞电极）置入A溶液中，设置恒定聚合电压为0.8V；聚合时间为60min；（6）将制备好的聚吡咯膜作为工作电极置入B溶液中，设置单级脉冲信号分别为：脉冲电压为-1.5V、脉冲通段时间比为1s/1s；脉冲次数为10000次。（7）将上述制备好的聚吡咯/NiFe-双金属氢氧化物杂化膜作为工作电极置入C溶液中，设置恒定修饰电压为0.8V；修饰时间为2~3h。将修饰好的杂化膜取出用蒸馏水冲洗，常温干燥，即制十二烷基磺酸根离子修饰的超疏水超亲油性油水分离膜。图1为聚吡咯/NiFe-双金属氢氧化物杂化膜材料在50ppm十二烷基磺酸钠溶液中修饰2h后，杂化膜材料表面水接触角的变化情况。（8）基于十二烷基磺酸根离子修饰的油水分离膜对油水混合物D进行油水分离，在分离开始的50min后，甲苯几乎全部透过油水分离膜。用红外分析测油仪测定被截留溶液中甲苯的浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阴离子表面活性剂修饰的导电聚合物-层状双金属氢氧化物的油水分离膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：/n首先是在导电基底上施加聚合电位，使导电聚合物单体均匀地聚合在导电基底上；然后，在上述制备的导电聚合物上施加还原电位制备一层均匀的层状双金属氢氧化物纳米片，即制备了导电聚合物-层状双金属氢氧化物复合膜材料；最后，将整个复合膜体系控制在修饰电压下，在含阴离子表面活性剂的修饰溶液中，阴离子表面活性剂被电化学修饰到导电聚合物-双金属氢氧化物杂化膜基底上即可制成高效油水分离膜材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种阴离子表面活性剂修饰的导电聚合物-层状双金属氢氧化物的油水分离膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
首先是在导电基底上施加聚合电位，使导电聚合物单体均匀地聚合在导电基底上；然后，在上述制备的导电聚合物上施加还原电位制备一层均匀的层状双金属氢氧化物纳米片，即制备了导电聚合物-层状双金属氢氧化物复合膜材料；最后，将整个复合膜体系控制在修饰电压下，在含阴离子表面活性剂的修饰溶液中，阴离子表面活性剂被电化学修饰到导电聚合物-双金属氢氧化物杂化膜基底上即可制成高效油水分离膜材料。


2.根据权利要求1所述的阴离子表面活性剂修饰的导电聚合物-层状双金属氢氧化物的油水分离膜的制备方法，其特征在于：所述的电化学法为恒电压法、恒电流法、脉冲法、循环伏安法中的一种。


3.根据权利要求1所述的阴离子表面活性剂修饰的导电聚合物-层状双金属氢氧化物的油水分离膜的制备方法，其特征在于：所述的导电聚合物单体为吡咯单体、苯胺单体、乙烯二氧噻吩单体中的一种。


4.根据权利要求1所述的阴离子表面活性剂修饰的导电聚合物-层状双金属氢氧化物的油水分离膜的制备方法，其特征在于：所述的层状双金属氢氧化物中的金属离子为Ni+、Co2+、Co3+、Mn2+、Al3+、Fe2+、Fe3+中的两种，且两者的质量比为1：20~20：1。


5.根据权利要求1所述的阴离子表面活性剂修饰的导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：高凤凤，郝晓刚，车雨衡，杜晓，岳秀萍，郭继保，李永国，孔海霞，李军，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14