一种快速构筑超疏水/超亲油的油水分离材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于功能材料技术领域，公开了一种快速构筑超疏水/超亲油的油水分离材料及其制备方法和应用。该方法是以耐高温网作为基底，采用蜡烛烟灰作沉积处理，在其表面沉积烟灰层，将其置于含硅化合物挥发的密闭环境中进行气相沉积，再用含硅化合物作气相沉积处理，在烟灰层表面沉积二氧化硅层；然后在500～1500℃进行煅烧将烟灰颗粒除去，从而得到超疏水/超亲油的耐高温材料。本发明专利技术制备工艺简便，原料易得，所述分离材料可用于盐、酸、碱体系的油水分离，且水通量大，分离速度快，油水分离效果好，可多次重复使用，易于清洗保存。

【技术实现步骤摘要】
一种快速构筑超疏水/超亲油的油水分离材料及其制备方法和应用
本专利技术属于功能材料
，更具体地，涉及一种快速构筑超疏水/超亲油的油水分离材料及其制备方法和应用。
技术介绍
溢油和工业排放有机溶剂给社会带来了严重的环境问题，已经引起了人们的广泛关注。开发有效的油水混合物分离策略，不仅对于学术研究，而且对于环境、经济和社会的可持续发展都具有重要意义。自2004年以来，超疏水/超亲油网状膜被制备并应用于油水分离，如棉织物、铜/不锈钢网、和各种聚合物基膜都被设计出来，以实现油水的有效分离。例如，用TiO2、ZnO和其他无机化合物构建的微/纳米结构进行装饰，然后用含氟试剂等低表面能材料进行改性，制成了超疏水/超亲油棉织物。这些超疏水/超亲油棉织物有效地将各种油与水的混合物分离开来。然而，由于制备步骤繁琐复杂，使用昂贵甚至有毒的含氟试剂，抗油性和有机溶剂污染能力差，这些材料并不适用于实际应用。此外，许多超疏水/超亲油材料对50℃或更高的热水表现出较低的排斥性。最近有报道称，蜡烛烟灰和硅化超疏水/超亲油网可以抵挡92℃的热水，这种网格对一系列油/水混合物也表现出了很高的分离效率。因此，亟需一种基于烟灰和硅化物涂层的耐高温的超疏水/超亲油的油水分离材料的制备和应用。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，提供一种快速构筑超疏水/超亲油的油水分离材料的制备方法。该方法成本低廉、简单便捷。可在任意耐高温网上，快速构筑超疏水/超亲油的油水分离材料。本专利技术的另一目的在于提供上述方法制得的油水分离材料。本专利技术的再一目的在于提供上述油水分离材料的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案来实现：一种快速构筑超疏水/超亲油的油水分离材料的制备方法，包括如下具体步骤：S1.将耐高温网置于蜡烛火焰上方，在其表面沉积烟灰层，将其置于含硅化合物挥发的密闭环境中进行气相沉积，制得在烟灰层的外表面沉积二氧化硅层的耐高温网；S2.将步骤S1所得耐高温网500～1500℃进行煅烧，除去烟灰颗粒，得到含二氧化硅外壳层的耐高温网；S3.将含二氧化硅外壳层的耐高温网用有机硅进行疏水修饰，得到超疏水/超亲油的油水分离材料。优选地，步骤S1中所述的耐高温网为不锈钢网、镍网或无孔陶瓷过滤网。优选地，所述的耐高温网的孔径为80～150目；所述的耐高温网的尺寸为(30～50)mm×(30～50)mm，厚度为10～12μm。优选地，步骤S1中所述烟灰层的厚度为110nm～60μm。优选地，步骤S2中所述的含硅化合物为氯化硅或/和二氧化硅。优选地，步骤S1中所述的化学气相沉积的时间为2～12h。优选地，步骤S2中所述煅烧的时间为2～5h。优选地，步骤S3中所述的有机硅是为聚二甲基硅氧烷。一种油水分离材料，所述油水分离材料是由所述的方法制备得到。所述的油水分离材料在油水混合物的分离、强酸强碱、热水冷水中的适用性或含油污水的处理领域中的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术可在任意耐高温网上快速构筑超疏水/超亲油的油水分离材料的制备方法，该方法流程简单、容易操作，成本低廉，适用于大范围生产。2.本专利技术的耐高温油水分离材料可用于盐、酸、碱体系的油水分离，且水通量大，该油水分离材料具有分离速度快、分离效率高，油水分离效果好，操作简单，多次重复使用，易于清洗保存。附图说明图1为实施例1制备的耐高温不锈钢网的SEM照片。图2为水珠在实施例1制得的油水分离材料上的的接触角。图3为油滴在实施例1制得的油水分离材料上的接触角。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。实施例11.将不锈钢网(100目，厚度为10μm)置于蜡烛火焰上方，在其表面沉积每面30s，制得沉积烟灰层(厚度110nm)的不锈钢网；2.将步骤1得到的耐高温网置于氯化硅挥发的密闭环境中，通过化学气相沉积2～12h，在烟灰层颗粒的外表面沉积二氧化硅外壳层的耐高温网(层厚度10～200nm)；3.将步骤2的耐高温网放置于马弗炉在600℃煅烧2h，除去烟灰颗粒，得到含二氧化硅外壳层的不锈钢网；4.将步骤3处理后的耐高温网用聚二甲基硅氧烷进行疏水修饰，即得到超疏水/超亲油的油水分离材料。图1为实施例1制备的耐高温不锈钢网的SEM照片。其中，(a)为×100倍；(b)为×500倍，(c)为×2000倍，(d)为50000倍。从图1中可知，烟灰层覆盖在耐高温不锈钢网表面，分布致密且广泛。对实施例1制备方法加工出的不锈钢网表面的浸润性和静态水接触角进行了测试。用大小10μL的水滴进行了静态接触角测量，每个样品上测量4个不同位置。图2为水珠在实施例1制得的油水分离材料上的的接触角。从图2中可知，得到的4个数据求平均值得出空气中不锈钢网表面水的静态接触角大于150°，油水分离材料上的水珠的接触角为151.81°，制得的油水分离材料为超疏水结构。对实施例1制备方法加工出的不锈钢网进行空气中油滴的静态接触角测量，图3为油滴在制得的油水分离材料上的接触角。从图3中可知，在不同的4个位置测量油滴的接触角，油水分离材料上的油滴的静态接触角约为0°，制得的油水分离材料为超亲油结构。实施例21.镍网(100目，厚度为0.3mm)置于蜡烛火焰上方，在其表面沉积120nm厚的烟灰层，沉积时间为每面30s；2.将步骤1得到的镍网置于氯化硅挥发的密闭环境中，通过化学气相沉积2～12h，在烟灰层颗粒的外表面沉积二氧化硅外壳层(10～200nm)的镍网(层厚度10～200nm)；3.将步骤2的沉积二氧化硅外壳层的镍网放置于马弗炉600℃煅烧2h，除去烟灰颗粒，得到含二氧化硅外壳层的镍网。4.将步骤3处理后的镍网用聚二甲基硅氧烷进行疏水修饰，即得到超疏水/超亲油的油水分离材料。对实施例2制备方法加工的镍网表面的浸润性进行了测试。对实施例2制备方法加工出的镍网表面进行静态水接触角的测量，用大小10μL的水滴进行了静态接触角测量，每个样品上测量4个不同位置，得到的4个数据求平均值得出空气中镍网表面水的静态接触角大于150°，对实施例2制备方法加工出的镍网进行空气中油滴的静态接触角测量，在不同的4个位置测量接触角，静态接触角为0°。实施例31.将无孔陶瓷过滤网置于蜡烛火焰上方，在其表面沉积的烟灰层(120nm)，沉积时间为每面30s；2.将步骤1得到的无孔陶瓷过滤网置于氯化硅挥发的密闭环境中，通过化学气相沉积2～12h，在烟灰层颗粒的外表面沉积二氧化硅外壳层的无孔陶瓷过滤网(层厚度10～200nm)；3.将步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速构筑超疏水/超亲油的油水分离材料的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：/nS1.将耐高温网置于蜡烛火焰上方，在其表面沉积烟灰层，将其置于含硅化合物挥发的密闭环境中进行气相沉积，制得在烟灰层的外表面沉积二氧化硅层的耐高温网；/nS2.将步骤S1所得耐高温网在500～1500℃进行煅烧，除去烟灰颗粒，得到含二氧化硅外壳层的耐高温网；/nS3.将含二氧化硅外壳层的耐高温网用有机硅进行疏水修饰，得到超疏水/超亲油的油水分离材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种快速构筑超疏水/超亲油的油水分离材料的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
S1.将耐高温网置于蜡烛火焰上方，在其表面沉积烟灰层，将其置于含硅化合物挥发的密闭环境中进行气相沉积，制得在烟灰层的外表面沉积二氧化硅层的耐高温网；
S2.将步骤S1所得耐高温网在500～1500℃进行煅烧，除去烟灰颗粒，得到含二氧化硅外壳层的耐高温网；
S3.将含二氧化硅外壳层的耐高温网用有机硅进行疏水修饰，得到超疏水/超亲油的油水分离材料。


2.根据权利要求1所述的快速构筑超疏水/超亲油的油水分离材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的耐高温网为不锈钢网、镍网或无孔陶瓷过滤网。


3.根据权利要求2所述的快速构筑超疏水/超亲油的油水分离材料的制备方法，其特征在于，所述的耐高温网的孔径为80～150目；所述的耐高温网的尺寸为(30～50)mm×(30～50)mm，厚度为10～12μm。


4.根据权利要求1所述的快速构筑超疏水/超亲油的油水分离材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨高，曾宝宝，范国威，刘伟，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44