本发明专利技术公开了一种用于分离不同油相微滴的锥形微柱，为底面直径为500～1350μm，高度为550～3400μm，高度与底面直径比为1～2.5的圆锥柱本体，表面依次设有PU胶层和超疏水SiO2前驱体液喷涂固化层。本发明专利技术还公开了一种用于分离不同油相微滴的锥形微柱的制备方法，包括加工制备圆锥柱本体，在圆锥柱本体的表面喷涂PU胶溶液后加热，然后喷涂超疏水SiO2前驱体液并固化，超疏水SiO2前驱体液为SiO2纳米颗粒的无水乙醇分散液与十二烷基三乙氧基硅烷的混合物。本发明专利技术实现了最小0.2微升的微小油滴的吸附，既能从含油污水中分离微小油相液滴，又可以将不同油相组成的混合物液滴相互分离。可以将不同油相组成的混合物液滴相互分离。
【技术实现步骤摘要】
一种用于分离不同油相微滴的锥形微柱及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种液体分离微柱，特别是涉及一种用于分离不同油相微滴的锥形微柱及其制备方法。
技术介绍
[0002]虽然超润湿膜可以很容易地将油从水中分离出来，但超润湿膜对不同种类的油相混合物难以实现有效的分离。而实际生产中，含油污水通常是多种不用油相的混合物，将不同的油相相互分离也具有十分重要的意义。传统的分馏方法依据不同种类的油的蒸发沸点差异实现多种油的分离，但是这种方法能耗较高，不利于节能减排。
[0003]公开号为CN112742071A的中国专利公开一种面向低表面能微滴定向输运与分离的结构。在圆锥刺表面形成圆形凹坑和多孔纳米絮状结构，可实现水
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油和油
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油混合液滴的分离，但是其能处理的微滴为5微升，难以做到0.2～5微升的微油滴分离。
技术实现思路
[0004]针对上述现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种用于分离不同油相微滴的锥形微柱，实现了对最小0.2微升的微小油滴的吸附，既能从含油污水中分离最小0.2微升的微小油相液滴，又可以将最小0.2微升的由不同油相组成的混合物液滴相互分离。本专利技术还提供一种用于分离不同油相微滴的锥形微柱的制备方法。
[0005]本专利技术技术方案如下：一种用于分离不同油相微滴的锥形微柱，包括圆锥柱本体，所述圆锥柱本体的底面直径为500～1350 μm，所述圆锥柱本体的高度为550～3400 μm，所述圆锥柱本体的高度与底面直径比为1～2.5，所述圆锥柱本体的表面依次设有PU胶层和超疏水SiO2前驱体液喷涂固化层。
[0006]进一步地，所述圆锥柱本体的底面直径为900～1200 μm，所述圆锥柱本体的高度为1350～2000 μm。
[0007]进一步地，所述超疏水SiO2前驱体液为SiO2纳米颗粒的无水乙醇分散液与十二烷基三乙氧基硅烷的混合物。
[0008]进一步地，所述SiO2纳米颗粒的无水乙醇分散液中SiO2纳米颗粒与无水乙醇的比例为2～4 g∶50～100 mL，所述SiO2纳米颗粒的无水乙醇分散液与十二烷基三乙氧基硅烷的比例按SiO2纳米颗粒的重量计为2～4 g∶1～3 mL。
[0009]一种用于分离不同油相微滴的锥形微柱的制备方法，包括步骤：加工制备圆锥柱本体，所述圆锥柱本体的底面直径为500～1350 μm，所述圆锥柱本体的高度为550～3400 μm，所述圆锥柱本体的高度与底面直径比为1～2.5；清洗所述圆锥柱本体，并在所述圆锥柱本体的表面喷涂PU胶溶液 0.1～0.5 mL后以120～150 ℃加热5～15分钟形成PU胶层；在所述PU胶层表面喷涂超疏水SiO2前驱体液0.5～1 mL后在70～90 ℃固化，所述超疏水SiO2前驱体液的制备方法为：将SiO2纳米颗粒分散无水乙醇中充分搅拌后与十二烷基三乙氧基硅烷混合搅拌制得。
[0010]进一步地，所述圆锥柱本体的底面直径为900～1200 μm，所述圆锥柱本体的高度为1350～2000 μm。
[0011]进一步地，所述喷涂超疏水SiO2前驱体液时分3～8次喷涂。
[0012]进一步地，所述加工制备圆锥柱本体时以光固化树脂为原料由光固化3D打印机打印得到所述圆锥柱本体。
[0013]进一步地，所述超疏水SiO2前驱体液制备时，所述SiO2纳米颗粒与无水乙醇的比例为2～4 g∶50～100 mL，所述SiO2纳米颗粒与十二烷基三乙氧基硅烷的比例为2～4 g∶1～3 mL。
[0014]本专利技术所提供的技术方案的优点在于：本专利技术在细微的圆锥体结构表面设置超疏水SiO2前驱体液喷涂固化层，表面具有超疏水特性、较低的水粘附力，在拉普拉斯压力和润湿梯度力的双重作用下，微小油滴可自发的从圆锥体的顶端向底部定向移动。不同的油相具有不同的表面张力，因此在圆锥体表面运动速度具有一定的差异。不同的油相在圆锥体微柱表面运动的过程中由于运动速度的差异自发的分离。既可以从水中分离油相，又可以分离水中不同油相组成的混合物。实现了对最小0.2微升的微小油滴的吸附，既能从含油污水中分离最小0.2微升的微小油相液滴，又可以将最小0.2微升的由不同油相组成的混合物液滴相互分离。通过圆锥柱本体的尺寸控制和调整，可以灵活适应不同尺寸和种类的油相液滴。本专利技术在油田、水下石油处理、污水净化、厨余处理、生物分析和微流控芯片等领域显示出潜在的应用前景。
具体实施方式
[0015]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本说明之后，本领域技术人员对本说明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。
[0016]实施例1
[0017]制备超疏水前驱体液：将2g SiO2纳米颗粒分散在50 mL无水乙醇中。将混合物在室温下磁力搅拌30分钟，然后超声搅拌5分钟。随后，将1 mL十二烷基三乙氧基硅烷放入混合物中，磁力搅拌2 h，形成超疏水SiO2纳米颗粒前驱体液。
[0018]微柱制备：采用光固化3D打印机制备圆锥柱本体，圆锥柱本体直径为500 μm，高度为550 μm，将制备好的圆锥柱本体用无水乙醇和去离子水进行清洗，随后室温下晾干。
[0019]喷涂基底胶：将制备的圆锥柱本体在室温下用0.25 MPa的氮气在15～30 cm的距离上喷涂PU胶溶液 0.1 mL，喷涂后室温下放置10 分钟，然后将微柱置于120℃加热板上加热10分钟。
[0020]喷涂超疏水涂层：将制备好的超疏水前驱体液0.5 mL喷涂在圆锥柱本体表面的PU胶上，分为5次喷涂，喷涂完后在80℃下固化2 h。用微量进液器在水中滴加数滴0.2微升的正己烷和氯仿混合物液滴，将锥形微柱靠近液滴放入水中，液滴被锥形微柱吸附，测得正己烷油滴的运动速度0.3 mm/s，氯仿油滴的运动速度5.5 mm/s，可以实现正己烷和氯仿液滴的分离。
[0021]实施例2
[0022]制备超疏水前驱体液：将2g SiO2纳米颗粒分散在50mL无水乙醇中。将混合物在室
温下磁力搅拌30分钟，然后超声搅拌5分钟。随后，将1mL十二烷基三乙氧基硅烷放入混合物中，磁力搅拌2 h，形成超疏水SiO2纳米颗粒前驱体液。
[0023]微柱制备：采用光固化3D打印机制备圆锥柱本体，微柱直径为800 μm，高度为1000 μm，将制备好的微柱用无水乙醇和去离子水进行清洗，随后室温下晾干。
[0024]喷涂基底胶：将步骤S2制备的圆锥柱本体在室温下用0.25MPa的氮气在15～30 cm的距离上喷涂PU胶溶液0.2 mL，喷涂后室温下放置10 分钟，然后将微柱置于120 ℃加热板上加热10分钟。
[0025]喷涂超疏水涂层：将制备好的超疏水前驱体液0.6 mL喷涂在圆锥柱本体表面的PU胶上，分为5次喷涂，喷涂完后在80℃下固化2 h。用微量进液器在水中滴加数滴0.2微升的正己烷和氯仿混合物液滴，将锥形微柱靠近液滴放入水本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于分离不同油相微滴的锥形微柱，包括圆锥柱本体，其特征在于，所述圆锥柱本体的底面直径为500～1350 μm，所述圆锥柱本体的高度为550～3400 μm，所述圆锥柱本体的高度与底面直径比为1～2.5，所述圆锥柱本体的表面依次设有PU胶层和超疏水SiO2前驱体液喷涂固化层。2.根据权利要求1所述的用于分离不同油相微滴的锥形微柱，其特征在于，所述圆锥柱本体的底面直径为900～1200 μm，所述圆锥柱本体的高度为1350～2000 μm。3.根据权利要求1所述的用于分离不同油相微滴的锥形微柱，其特征在于，所述超疏水SiO2前驱体液为SiO2纳米颗粒的无水乙醇分散液与十二烷基三乙氧基硅烷的混合物。4.根据权利要求3所述的用于分离不同油相微滴的锥形微柱，其特征在于，所述SiO2纳米颗粒的无水乙醇分散液中SiO2纳米颗粒与无水乙醇的比例为2～4 g∶50～100 mL，所述SiO2纳米颗粒的无水乙醇分散液与十二烷基三乙氧基硅烷的比例按SiO2纳米颗粒的重量计为2～4 g∶1～3 mL。5.一种用于分离不同油相微滴的锥形微柱的制备方法，其特征在于，包括步骤：加工制备圆锥柱本体，所述圆锥柱本体的底面直径为500～1350 μm，所述圆锥柱本体的高度为550～3400 μm，所述圆锥柱本体...
【专利技术属性】
技术研发人员：于照鹏，宋云云，董利明，姜巍，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：
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