可降解的油水分离膜材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可降解的油水分离膜材料及其制备方法，所述方法包括以下步骤：1、先将聚乳酸溶解于有机混合溶剂中，搅拌均匀，得到混合溶液；2、在混合溶液中掺入纳米碳管，继续搅拌，得到疏水层纺丝液；在所述混合溶液中掺入双亲性纳米流体，继续搅拌，得到双亲性层纺丝液；3、利用疏水层纺丝液纺制疏水纤维膜，并在疏水纤维膜上利用双亲性层纺丝液纺制双亲性纤维膜，得到可降解的油水分离膜。本发明专利技术使用将纳米碳管和纳米流体掺杂到由聚乳酸配制的溶液中，通过纺丝的方式，制备成可降解的纤维膜，两种纳米材料的添加，能够改善膜的机械性能，润湿性能，从而提高膜的分离性能，实现具有理想效果的可降解油水分离膜。

【技术实现步骤摘要】
可降解的油水分离膜材料及其制备方法
本专利技术涉及于分离膜
，具体涉及一种可降解的油水分离膜材料及其制备方法。
技术介绍
现代工业发展带来科技进步和人们生活便利的同时，对生态环境的破坏也是个棘手问题。其中工业废水和各类生活污水排放到水体环境中，油水分离很难处理，因其附着性高，生态环境污染强，分离不彻底等一系列问题，一直是目前污染防治的重点。传统的处理手段中，如高速离心，物理沉降，凝固分离等物理分离方式，存在效果处理不佳，耗时长，气味残留，占用大量的工厂土地面积等问题，而化学分离方法则可能存在对环境有二次污染等问题。基于此，人们结合物理和化学的方法，利用膜分离法，其制备成本低，分离效率比较高，能够满足环境保护和处理效率的目标，所以成为广泛研究的热点。膜分离法主要是利用膜表面对水和油的不同特殊浸润性质，例如，超亲水/超疏油型分离膜，超疏水/超亲油型分离膜，以及亲疏可逆型分离膜等，能够根据实际处理环境和处理的液体性质制备不同需求的分离膜材料。然而，目前的分离膜材料主要存在膜表面难以承受水油混合液体的巨大压力和分离膜材料的循环利用率等问题，所以人们迫切希望能够研制出分离效率高，能抵抗液体压力，经济环保且可持续循环利用的油水分离的膜材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种可降解的油水分离膜材料及其制备方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：可降解的油水分离膜材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1、先将聚乳酸溶解于有机混合溶剂中，搅拌均匀，得到混合溶液，所述混合溶液中聚乳酸的质量浓度为5-20％；步骤2、取一部分混合溶液，在混合溶液中掺入质量浓度为1-15％的纳米碳管，继续搅拌，至完全分散均匀，得到疏水层纺丝液；取一部分混合溶液，在所述混合溶液中掺入质量浓度为15-35％的双亲性纳米流体，继续搅拌，至完全分散均匀，得到双亲性层纺丝液；步骤3、利用疏水层纺丝液纺制疏水纤维膜，并在疏水纤维膜上利用双亲性层纺丝液纺制双亲性纤维膜，或者先纺制双亲性纤维膜，后在双亲性纤维膜上纺制疏水纤维膜，得到可降解的油水分离膜初成品；步骤4、将可降解的油水分离膜初成品放入烘箱中高温处理除去多余的溶剂，得到可降解的油水分离膜成品。进一步的，所述步骤2中的纳米碳管为多壁纳米碳管。进一步的，所述疏水层纺丝液中纳米碳管的含量为10％。进一步的，所述双亲性纳米流体为二氧化硅纳米流体。进一步的，所述步骤3中的纺制方式采用静电纺丝、离心纺丝、湿法纺丝或熔融纺丝方式中的任意一种。进一步的，所述可降解的油水分离膜成品中的纤维间隙为0.02mm-1mm。可降解的油水分离膜材料，由上述方法制成。本专利技术的有益效果为：本专利技术使用不同含量的纳米碳管和纳米流体，掺杂到由聚乳酸配制的溶液中，通过纺丝的方式，制备成可降解的纤维膜，含有纳米粒子为具有双亲性的膜，而含有纳米碳管为亲油疏水的膜。两种纳米材料的添加，能够改善膜的机械性能，润湿性能，从而提高膜的分离性能，实现具有理想效果的可降解油水分离膜。本专利技术的油水分离膜为非对称纤维膜，两侧均可以使用，疏水层(多壁纳米碳管)在上时，可进行油包水分离油包水分离，少量的水存在，由于膜疏水，水被阻隔而无法通过，油可以通过，从而实现油水分离。亲水层(纳米流体)在上时，可进行水包油分离水包油分离，少量的油存在，由于大量的水接触膜并被其吸收，并在此过程中形成水化层，阻碍了油的通过，在一定压力的情况下，水可以通过膜，从而实现油水分离。本专利技术的分离膜对水的接触角大于130度，因而在油水分离的过程中，水可以被成功拦截在其表面，而对与水不互溶的油类和有机溶剂，如丙酮、甲苯、正已烷、四氯乙烯、三氯甲烷、柴油等的接触角为0°，各种有机溶剂和油类可以自由透过纤维滤膜从而实现有效的油水分离。本专利技术制备的油水分离膜，原料易得，使用后可生物讲解，减少二次污染，同时，疏水层的纳米碳管不易脱落，纳米流体能改善基材的机械性能，能够多次循环使用，有较高的通量和良好的分离效率，未来会有很大的应用前景。附图说明图1为本专利技术的油水分离膜的电子显微镜图；其中，图a-d分别为多壁纳米碳管的含量为2.5％，5％和7.5％的疏水层的扫描电子显微镜图；图e-h为二氧化硅纳米流体含量为20％的双亲性层的扫描电子显微镜图。图2为本专利技术的油水分离膜对水/四氯化碳、水/正己烷和水/石油醚乳液经过12次循环油水分离的分离通量和分离效率变化图；其中，a为不同含量纳米碳管膜的通量；b为经过12次循环油水分离的分离通量和分离效率变化图。图3为本专利技术的油水分离膜的力学性能图。具体实施方式以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。可降解的油水分离膜材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1、先将聚乳酸溶解于有机混合溶剂中，搅拌均匀，得到混合溶液，所述混合溶液中聚乳酸的质量浓度为5-20％；步骤2、取一部分混合溶液，在混合溶液中掺入质量浓度为1-15％的纳米碳管，继续搅拌，至完全分散均匀，得到疏水层纺丝液；取一部分混合溶液，在所述混合溶液中掺入质量浓度为15-35％的双亲性纳米流体，继续搅拌，至完全分散均匀，得到双亲性层纺丝液；步骤3、利用疏水层纺丝液纺制疏水纤维膜，并在疏水纤维膜上利用双亲性层纺丝液纺制双亲性纤维膜，或者先纺制双亲性纤维膜，后在双亲性纤维膜上纺制疏水纤维膜，得到可降解的油水分离膜初成品；步骤4、将可降解的油水分离膜初成品放入烘箱中高温处理除去多余的溶剂，得到可降解的油水分离膜成品。作为一种实施方式，所述步骤2中的纳米碳管为多壁纳米碳管。作为一种实施方式，所述疏水层纺丝液中纳米碳管的含量为10％。作为一种实施方式，所述双亲性纳米流体为二氧化硅纳米流体。二氧化硅纳米流体的制备方法为：采用快速离子萃取法制备了SiO2纳米流体。用去离子水将7mL硅溶胶(30％水溶液，pH值)稀释至40mL，然后超声处理10分钟。将10mLDC5700甲醇溶液(质量分数为40％)添加到分散液中，并在室温下间歇摇动24小时。除去溶剂，将获得的固体用水洗涤三次，然后用乙醇洗涤两次，并且在60℃下在真空下干燥24小时，以获得DC5700接枝的SiO2纳米颗粒。将DC5700接枝的SiO2纳米颗粒溶解在50mL氯仿中，添加3gNPEP，并置于150mL三颈烧瓶中。将反应在室温搅拌5小时。向三颈烧瓶中加入20mL去离子水，继续搅拌反应2小时，然后停止搅拌，静置2小时。分离混合液体后，用滴管除去上层液体，以除去置换后的钾离子和氯化物。向三颈烧瓶中加入20mL去离子水，并重复上述操作。重复多次以确保离子交换反应完成。最后，将下层液体转移到培养皿中，并在真空中于60℃干燥24小时，以获得SiO2纳米流体。作为一种实施方式，所述步骤3中的纺制方式采用静电纺丝、离心纺丝、湿法纺丝或熔融纺丝方式中的任意一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.可降解的油水分离膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、先将聚乳酸溶解于有机混合溶剂中，搅拌均匀，得到混合溶液，所述混合溶液中聚乳酸的质量浓度为5-20％；/n步骤2、取一部分混合溶液，在混合溶液中掺入质量浓度为1-15％的纳米碳管，继续搅拌，至完全分散均匀，得到疏水层纺丝液；取一部分混合溶液，在所述混合溶液中掺入质量浓度为15-35％的双亲性纳米流体，继续搅拌，至完全分散均匀，得到双亲性层纺丝液；/n步骤3、利用疏水层纺丝液纺制疏水纤维膜，并在疏水纤维膜上利用双亲性层纺丝液纺制双亲性纤维膜，或者先纺制双亲性纤维膜，后在双亲性纤维膜上纺制疏水纤维膜，得到可降解的油水分离膜初成品；/n步骤4、将可降解的油水分离膜初成品放入烘箱中高温处理除去多余的溶剂，得到可降解的油水分离膜成品。/n

【技术特征摘要】
1.可降解的油水分离膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、先将聚乳酸溶解于有机混合溶剂中，搅拌均匀，得到混合溶液，所述混合溶液中聚乳酸的质量浓度为5-20％；
步骤2、取一部分混合溶液，在混合溶液中掺入质量浓度为1-15％的纳米碳管，继续搅拌，至完全分散均匀，得到疏水层纺丝液；取一部分混合溶液，在所述混合溶液中掺入质量浓度为15-35％的双亲性纳米流体，继续搅拌，至完全分散均匀，得到双亲性层纺丝液；
步骤3、利用疏水层纺丝液纺制疏水纤维膜，并在疏水纤维膜上利用双亲性层纺丝液纺制双亲性纤维膜，或者先纺制双亲性纤维膜，后在双亲性纤维膜上纺制疏水纤维膜，得到可降解的油水分离膜初成品；
步骤4、将可降解的油水分离膜初成品放入烘箱中高温处理除去多余的溶剂，得到可降解的油水分离膜成品。


2.根据权利要求1所述的可降解的油水分...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷先泽，秦义，申晖，王罗新，王桦，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42