一种具有自清洁功能、可控润湿性乳液分离膜的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种具有自清洁功能、可控润湿性乳液分离膜的制备方法。主要解决了传统乳液分离膜制备过程复杂、耐久性差、不能按需分离、膜污染的问题。包括以下步骤：以不锈钢网为基底，以锌盐溶液为电解质，在不锈钢网上沉积氧化锌纳米片，制备得到的超亲水/超疏油的水包油乳液分离膜；将制备的超亲水/超疏油的水包油乳液分离膜通过低表面能物质改性，获得超疏水/超亲油的改性分离膜；将得到的超疏水/超亲油的改性分离膜通过润湿性可逆转化，可恢复得到超亲水/超疏油的水包油乳液分离膜。该分离膜的制备方法，能够高效分离水包油和油包水乳液，实现分离膜超浸润性可逆转变，按需油水分离，并能够在光催化的作用下实现分离膜的自清洁功能。洁功能。洁功能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有自清洁功能、可控润湿性乳液分离膜的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及化工过程油水分离
，特别涉及一种具有自清洁功能、可控润湿性乳液分离膜的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]原油开采、石油炼化、食品加工、机械制造等行业均产生大量含乳化油的废水，严重威胁人类健康和生态环境的安全。
[0003]传统的破乳、纳滤、吸附等方法存在着经济成本高、化学耐久性差、耐污染性差等问题。油滴粒径小于20μm的乳液是最重要以及最棘手的含油废水之一，尤其是动态结构稳定的油水乳液混合物，由于表面活性剂的存在促使乳液更难被有效分离，其高效分离仍然是含油废水处理领域需要解决的重大难题之一。此外，这种分离过程会造成油中残留部分水，导致可回收性较差，从而对环境造成二次污染。
[0004]超浸润膜可通过超浸润分相和孔径筛分作用实现乳液中油和水的选择性分离。专利201910597081.0公开了一种基于二维材料的按需油水分离膜及其制备方法，通过不同液体进行预润湿，能实现选择性地过滤水阻止油或过滤油阻止水，实现按需分离。但是该分离膜的自清洁性能欠佳，膜的回用利用率低且造价高。专利专利201910597081.0公开了一种基于二维材料的按需乳液分离膜及其制备方法，能实现选择性地过滤水阻止油或过滤油阻止水，但该分离膜在自清洁性能方面存在不足之处。专利201911288201.5公开了一种具有光催化功能的PAN基油水分离微孔膜的制备方法，制备的膜具有油水分离功能和光催化降解性能，但其制备方法复杂且成本高，光催化降解效率最高仅为98％。
[0005]本专利技术主要针对现有的超浸润乳液分离膜的制备过程繁琐、功能单一、耐久性差等问题，开发一种具有自清洁性能及可控超浸润性的乳液分离膜的制备方法，实现分离膜超浸润性的可逆转变，按需油水分离，并能够在光催化的作用下实现分离膜的自清洁功能。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是克服
技术介绍
中存在的传统乳液分离膜制备过程复杂、耐久性差、膜污染的问题，而提供一种具有自清洁功能、可控润湿性乳液分离膜的制备方法。该具有自清洁功能、可控润湿性乳液分离膜的制备方法，能够高效分离水包油和油包水乳液，实现分离膜超浸润性的可逆转变，按需油水分离，并能够在光催化的作用下实现分离膜的自清洁功能。本专利技术还提供了一种具有自清洁功能、可控润湿性乳液分离膜的应用。
[0007]本专利技术解决其问题可通过如下技术方案来达到：该具有自清洁功能、可控润湿性乳液分离膜的制备方法，包括以下步骤：
[0008]以不锈钢网为基底，将不锈钢网清洗后，以锌盐溶液为电解质，通过电沉积方法在不锈钢网上沉积氧化锌纳米片，制备得到的氧化锌/不锈钢网为超亲水/超疏油的水包油乳
液分离膜；
[0009]将制备的超亲水/超疏油的水包油乳液分离膜通过低表面能物质改性，获得超疏水/超亲油的改性分离膜；
[0010]将得到的超疏水/超亲油的改性分离膜通过润湿性可逆转化，可恢复分离膜的超亲水性/水下超疏油性，恢复得到超亲水/超疏油的水包油乳液分离膜。
[0011]进一步的，所述电沉积方法使用三电极体系进行电沉积；所述电沉积条件为：通过电化学工作站输入恒定电流，以锌箔作为对电极，不锈钢网为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，沉积电压为
‑
4～
‑
1V，所述电沉积时间为50～70min；
[0012]以及/或，
[0013]锌盐溶液为硫酸锌溶液，浓度为1～3wt％；将其作为电沉积的电解质溶液，在环境温度(28℃左右)下使用三电极电化学反应池进行电化学沉积实验；
[0014]进一步的，所述的低表面能物质改性方法，是将超亲水/超疏油的水包油乳液分离膜浸泡在硬脂酸的乙醇溶液，然后用乙醇清洗并在50
‑
80℃下烘干；
[0015]以及/或，
[0016]硬脂酸的乙醇溶液浓度为0.04mol/L～0.06mol/L；硬脂酸的乙醇溶液浓度为0.04mol/L～0.06mol/L；将制备好的氧化锌/不锈钢网浸入硬脂酸乙醇溶液中10
‑
20分钟，即可获得超疏水/超亲油的改性分离膜。
[0017]进一步的，所述润湿性可逆转化的方法：将超疏水/超亲油的改性分离膜浸入四氢呋喃溶液中40～80min，再浸入1mol/L NaOH溶液中40～80min，可将氧化锌/不锈钢网的超疏水/超亲油性能转化为超亲水/水下超疏油性能，实现水包油乳液的分离；以此用NaOH/THF和硬脂酸溶液反复处理分离膜表面，实现润湿性的可逆转变，进行按需油水乳液分离，且此可逆转换可重复至少5次。
[0018]进一步的，所述的油为煤油、柴油、正己烷、甘油、豆油、花生油、菜籽油中至少一种。
[0019]进一步的,不锈钢网清洗方法为：将不锈钢网分别用丙酮、0.5mol/L盐酸和去离子水超声清洗。
[0020]进一步的，所述不锈钢网目数为2300目以上。
[0021]本专利技术还提供了一种所述的具有自清洁功能、可控润湿性乳液分离膜的制备方法制备得到的具有自清洁功能、可控润湿性乳液分离膜。
[0022]本专利技术还提供一种所述的具有自清洁功能、可控润湿性乳液分离膜在处理乳化油废水中的应用。
[0023]进一步的，所述具有自清洁功能、可控润湿性乳液分离膜在处理乳化油废水中的应用中，将用于油水分离后的乳液分离膜进行自清洁处理；
[0024]所述自清洁方法如下：将用于油水分离后的乳液分离膜在500W汞灯下照射60min，膜污染物得到降解，实现连续的乳液分离。
[0025]ZnO是一种典型特征性的n型半导体物质，具有较宽的带隙(3.37eV)，可在紫外光作用下产生电子
‑
空穴对。电子和空穴可以与光催化剂表面吸附的O2和H2O相互作用，分别生成
·
O2‑
和
·
OH自由基。这些自由基可以将有机污染物完全还原并氧化成其最终产物(CO2和H2O)。在所有不同的ZnO形态结构中，一维纳米结构具有独特的结构依赖性，例如纳米棒、纳
米线、纳米带、花状、针状、八面体、纳米片和六边形纳米管等，使其具有广泛的应用性，尤其是在太阳能转换和光催化技术。随后，ZnO纳米片结构有望具有光降解效率，可以净化水中有机污染物。
[0026]本专利技术与上述
技术介绍
相比较可具有如下有益效果：
[0027](1)该具有自清洁性能及可控超浸润性的乳液分离膜的制备方法，以锌盐为电解质，通过电沉积技术在不锈钢网表面沉积多层氧化锌纳米片，具有超亲水/水下超疏油特性，可以分离水包油乳液。制备方法简单，可操作性强。
[0028](2)本专利技术赋予分离膜自清洁能力，降解效率在90min后达到100％，保证了连续进行乳液分离的能力。
[0029](3)在一个磨损实验周期中，分离膜被放置在1000目的砂纸上，并将ZnO纳米片的一侧放置在砂纸上。在100克砝码的载荷下，拉着本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自清洁功能、可控润湿性乳液分离膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：以不锈钢网为基底，将不锈钢网清洗后，以锌盐溶液为电解质，通过电沉积方法在不锈钢网上沉积氧化锌纳米片，制备得到的氧化锌/不锈钢网为超亲水/超疏油的水包油乳液分离膜；将制备的超亲水/超疏油的水包油乳液分离膜通过低表面能物质改性，获得超疏水/超亲油的改性分离膜；将得到的超疏水/超亲油的改性分离膜通过润湿性可逆转化，恢复分离膜的超亲水性/水下超疏油性，恢复得到超亲水/超疏油的水包油乳液分离膜。2.根据权利要求1所述的可控润湿性的乳液分离膜的制备方法，其特征在于：所述电沉积方法使用三电极体系进行电沉积；所述电沉积条件为：通过电化学工作站输入恒定电流，以锌箔作为对电极，不锈钢网为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，保持阳极和阴极之间的距离为2.5 cm，保持阴极和阳极垂直状态；沉积电压为
‑
4～
‑
1 V，所述电沉积时间为50～70 min；以及/或，锌盐溶液为硫酸锌溶液，浓度为1～3 wt%。3.根据权利要求1所述的具有自清洁功能、可控润湿性乳液分离膜的制备方法，其特征在于，所述的低表面能物质改性方法，是将超亲水/超疏油的水包油乳液分离膜浸泡在一定浓度的硬脂酸的乙醇溶液，然后用乙醇清洗并在50
‑
80℃下烘干；以及/或，所述硬脂酸的乙醇溶液浓度为0.04 mol/L～0.06m...

【专利技术属性】
技术研发人员：王微，袁瑞霞，朱慎恪，张慧琳，李璐，闫竹雅，张雨欣，陈哲，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：