一种高通量油水分离复合金属网及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种高通量油水分离复合金属网及其制备方法与应用，属于油水分离材料技术领域。以含氟芳香胺为反应单体，亚硝酸钠的酸性溶液为重氮化试剂，在低温条件下重氮化制得含氟芳香重氮盐；在还原剂的作用下把重氮盐还原成芳香单电子自由基；重氮自由基单体在金属基底上进行原位共价接枝聚合反应，制得高通量油水分离复合金属网。生产工艺条件温和，产品制备工艺简单及操作安全，并可大规模制备。作为以化学接枝得到的高通量油水分离复合金属网，金属表面涂层以共价键与金属丝结合，具有更强的牢度，可以很大程度的改善和提高材料的循环使用寿命及油水混合物的分离效率，对可实现大规模生产和应用的高通量油水分离材料具有重要意义。具有重要意义。具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种高通量油水分离复合金属网及其制备方法与应用


[0001]本专利技术为环保技术，涉及述一种具有油水分离功能的复合金属网及其制备方法，具体涉及一种含氟烷基芳香胺通过重氮自由基共价键接枝聚合的方法，及对金属网表面改性制备的高通量油水分离复合金属网，属于高通量油水分离材料


技术介绍

[0002]水是生命之源，是整个人类社会稳定和发展最基本的要素，人类的生活离不开水，水和油都是地球上的重要资源，水中含油现象和油中含水问题，都会对水和油的正常使用造成影响。水体中油类污染的主要来源是人类活动，海上石油运输中的泄漏，会造成海洋环境污染。成品油中掺杂水分也会降低油的品质，影响油的使用效率。
[0003]目前对于油水分离问题，有着悠久的研究历史，其中传统的研究方法可分为重力式分离、离心式分离、电分离、吸附分离、气浮分离、加热油水分离法等。但这些方法都存在着分离效率低、消耗能量大、会带来二次污染和处理成本较高，还不能循环使用等问题。如何克服传统分离方法的缺点，研究新的油水分离材料，成为了目前亟待解决的问题。
[0004]随着材料表面润湿性研究的不断深入，目前己掌握制备具有超亲水、超疏水、超亲油和超疏油等特殊润湿性表面的方法。根据这些特殊润湿性表面，选择一种水相的特殊润湿性和一种油相的特殊润湿性相结合，可以进一步得到超疏水/超亲油表面、超疏油/超亲水表面、双超疏表面、双超亲表面。对于应用于油水分离领域的工业产品，除了表面性能适用外，还需要考虑制备方法以及运输、使用的便利性。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术将重氮自由基共价接枝聚合法用于金属网材料表面改性，公开了一种高通量油水分离复合金属网材料及其制备方法。
[0006]实现本专利技术目的的技术方案是：一种高通量油水分离复合金属网，包括金属网及金属网表面接枝链的化学结构，所述化学结构如下：所述高通量油水分离复合金属网可如下表示：
其中，n=0～100，优选10～60；R1=H、
‑
CF3、
‑
C2F5或
‑
C4F9；R2=
‑
CF3、
‑
C2F5或
‑
C4F9。
[0007]本专利技术公开了上述高通量油水分离复合金属网的制备方法，将金属网、含氟烷基苯重氮盐、还原剂混合，然后进行反应，得到高通量油水分离复合金属网。具体包括如下步骤：（1）预清洗：金属网预先在丙酮、无水乙醇和去离子水中超声清洗，然后烘干，备用；（2）重氮化：含氟烷基苯胺单体在亚硝酸钠的酸性溶液中进行重氮化形成含氟烷基苯重氮盐；（3）还原以及共价接枝聚合：含氟烷基苯重氮盐在还原剂的作用下转变为含氟烷基苯自由基单体；含氟烷基苯自由基单体与金属网表面进行原位单电子自由基共价接枝聚合反应，得到高通量油水分离复合金属网。
[0008]本专利技术中，金属网为铜丝网、铁丝网、合金丝网或者混编金属网等。用于油水分离时具有易成型、强度高的优点。
[0009]本专利技术中，反应的温度为10～45℃，最好为室温；反应的时间为0.2～48h，优选0.5～3h；还原剂为铁粉或者维生素C。含氟烷基苯重氮盐在还原反应为含氟烷基苯自由基单体后即在金属网表面进行原位单电子自由基共价接枝聚合反应，反应时间对产品性能有关键影响，以维生素C为还原剂下，反应1小时可实现显著的进步。
[0010]含氟烷基苯胺单体的化学结构式如下：含氟烷基苯重氮盐的化学结构式如下：含氟烷基苯自由基单体的化学结构式如下：
取代基如上文。
[0011]本专利技术公开了上述高通量油水分离复合金属网在油水分离中的应用；具体的，将油水混合物经过上述高通量油水分离复合金属网，完成油水分离。
[0012]与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案的有益效果在于：1、本专利技术利用含氟烷基苯胺的芳香重氮自由基共价接枝聚合的方法对金属网进行表面改性整理，从而赋予高通量油水分离复合金属网优异的耐久牢度，大大提高了其油水分离的循环使用次数和使用寿命；2、本专利技术对复合金属网中金属丝处理为表面化学改性，在金属丝表面涂覆的超疏水超亲油涂层不影响复合金属网通量，通过金属网可实现稳定性好、高通量、高分离效率的油水分离。
[0013]3、本专利技术所采用的氟烷基苯胺单体中，氟烷基为短碳链氟烷基，与长碳链氟烷烃类材料不易降解相比，得到的高通量油水分离复合金属网不仅具有价格低廉的优势，提供的处理方法还是一种环保的高通量油水分离复合金属网制备手段；4、本专利技术高通量油水分离复合金属网的制备方法为“一浴法”，反应介质为稀酸溶液，反应条件为低温和室温，制备工艺简单、条件温和，易于大规模工业化生产和推广。
附图说明
[0014]图1是本专利技术实施例的油水分离复合金属网的扫描电子显微镜（SEM）图、化学结构式示意图及油水分离机理图。
[0015]图2是接枝整理前铜丝网接触角测试图，测得接触角为130.7
°
。
[0016]图3是实施例一制备得到的含氟烷基自由基接枝聚合表面处理复合金属网扫描电子显微镜（SEM）图。
[0017]图4是本专利技术实施例一制备的复合金属网红外图谱。
[0018]图5是本专利技术实施例一制备的复合金属网X射线衍射能谱图。
[0019]图6是实施例一制备得到的含氟烷基自由基接枝聚合表面处理复合金属网接触角测试图，测得接触角为169.9
°
。
[0020]图7是实施例一制备得到的含氟烷基自由基接枝聚合表面处理复合金属网机械摩擦后接触角测试图，测得接触角为157.4
°
。
[0021]图8是实施例一制备得到的含氟烷基自由基接枝聚合表面处理复合金属网滚动接触角测试图，测得滚动角为1.07
°
。
[0022]图9是实施例一制备得到的含氟烷基自由基接枝聚合表面处理复合金属网机械摩擦后滚动接触角测试图，测得滚动角为3.25
°
。
[0023]图10是实施例一制备得到的含氟烷基自由基接枝聚合表面处理复合金属网对油接触角测试图，测得接触角为0
°
。
[0024]图11是实施例一制备得到的含氟烷基自由基接枝聚合表面处理复合金属网对不同油水分离的效率。
[0025]图12是实施例一制备得到的含氟烷基自由基接枝聚合表面处理复合金属网对四氯化碳与水的分离效率，可重复使用能力测试，循环次数为10次。
[0026]图13是实施例一制备得到的含氟烷基自由基接枝聚合表面处理复合金属网对不同油水混合物分离时的通量。
[0027]图14是实施例二制备得到的含氟烷基自由基接枝聚合表面处理复合金属网扫描电子显微镜（SEM）图。
具体实施方式
[0028]本专利技术公开的上述高通量油水分离复合金属网的制备方法如下：（1）预清洗：金属网依次分别用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清，干燥得表面干净金属网材料；（2）重氮化：含氟烷基苯胺单体在亚硝酸钠的稀酸溶液中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高通量油水分离复合金属网，包括金属网及金属网表面接枝链的化学结构，其特征在于，所述化学结构如下：其中，n=0～100；R1=H、
‑
CF3、
‑
C2F5或
‑
C4F9；R2=
‑
CF3、
‑
C2F5或
‑
C4F9。2.根据权利要求1所述高通量油水分离复合金属网，其特征在于，n= 10～60。3.权利要求1所述高通量油水分离复合金属网的制备方法，其特征在于，将金属网、含氟烷基苯重氮盐、还原剂混合，然后进行反应，得到高通量油水分离复合金属网。4.根据权利要求3所述高通量油水分离复合金属网的制备方法，其特征在于，金属网为铜丝网、铁丝网、合金丝网或者混编金属网；金属网预先在丙酮、无水乙醇和去离子水中超声清洗，然后烘干。5.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李武龙，李战雄，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：