一种油单通道Janus膜的制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种油单通道Janus膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：（1）用过硫酸钾氧化铜网，使其具有超亲水特性；（2）将亲水铜网用硫醇处理为超疏水铜网；（3）通过静电纺丝技术对其进行单面改性处理；（4）通过单侧涂覆多巴胺等方式改善单侧性能。本发明专利技术采用可生物降解聚乳酸（PLA）为原料，高度契合绿色发展理念。本发明专利技术所制备的Janus膜用于含有稳定表面活性剂的油包水乳液的分离通量高达6500 L m

【技术实现步骤摘要】
一种油单通道Janus膜的制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及分离膜
，具体涉及一种Janus油水分离膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着工业、海上航运的发展,油泄露事故及含油废水导致的水污染问题日益凸显，严重影响了水体水质，生物多样性，以及人类社会的可持续发展。
[0003]近年来，国际通用的有物理法、化学法和生物处理法三种处理方法。其中，物理法效率较低，多应用于大规模油泄露；化学法由于投加试剂具有毒性，存在潜在的风险和环境效应不确定性；生物法大多停留于实验室阶段。
[0004]近年来，特殊浸润性膜分离技术由于其操作方法简单、分离效果好、处理速率快等优点，成为21世纪油水分离的新兴处理技术，受到了广泛关注。传统的油水分离膜虽然具有较为理想的接触角，但由于膜两面性质相同，无法将分离后的油截留取出。油单通道Janus膜可以实现自驱动分离水中微量油，但由于需要对膜两侧进行相反的改性处理，且疏水界面难以进一步处理，目前仍然存在制备较为困难，界面结合力较弱等问题，因此，在Janus膜的制备方法及探索新的应用领域还有待研究。
[0005]因此，目前非常迫切需要提供了一种能够克服现有技术中所存在的上述技术问题的油单通道Janus膜，并利用该膜制备了具有自驱动吸油性能的超浮力小船。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中的一个或者多个问题，本专利技术在第一方面提供了一种具有油单通道效果的Janus膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)超亲水铜网的制备：以铜网作为原材料，使用0.1
‑
1 M过硫酸化物与1
‑
5 M氢氧化物将其氧化为具有超亲水特性的氢氧化铜
‑
铜复合物。
[0007](2)超亲水铜网的疏水改性：将硫醇溶于乙醇或其他有机相，硫醇浓度为0.1
‑
5 wt%，将超亲水铜网浸泡在该溶液中，制备超疏水铜网。
[0008](3)单面亲水改性：配置铸膜液，通过静电纺丝技术使超疏水铜网单面改性为亲水界面。铸膜液中将PLA溶解于NMP与DX中，溶度为8 wt%
‑
14 wt%，并添加PEGDGE和PEA作为添加剂。静电纺丝3
‑
10 h，正电压范围为15
‑
25 kV，负电压范围为1
‑
2 kV，滚筒旋转速度为218 rpm/min。
[0009](4)进一步亲水改性：配制pH=8.5的Tris溶液，并将0.2 g多巴胺溶于100 mL Tris溶液，将前述制得的膜与多巴胺溶液单侧接触，在摇床中振荡反应4
‑
8 h，洗净干燥。
[0010]本专利技术在第二方面提供了由本专利技术第一方面所述的油单通道Janus膜在油水分离中的应用。
[0011]相对于现有技术，本专利技术的优势在于：本专利技术通过氧化反应和静电纺丝不对称制备油单通道Janus膜，实现了亲疏水层厚度及亲疏水性相对强度的控制；利用超疏水性质实
现单面涂覆和不对称改性处理，降低制备难度；且具有高效自清洁的性能，对于油包水乳液有着较高的通量。
具体实施方式
[0012]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0013]本专利技术在第一方面提供了一种油单通道Janus膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)超亲水铜网的制备：以铜网作为原材料，使用0.1
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1 M过硫酸化物与1
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5 M氢氧化物将其氧化为具有超亲水特性的氢氧化铜
‑
铜复合物。
[0014](2)超亲水铜网的疏水改性：将硫醇溶于乙醇或其他有机相，硫醇浓度为0.1
‑
5 wt%，将超亲水铜网浸泡在该溶液中，制备超疏水铜网。
[0015](3)单面亲水改性：配置铸膜液，通过静电纺丝技术使超疏水铜网单面改性为亲水界面。铸膜液中将PLA溶解于NMP与DX中，溶度为8 wt%
‑
14 wt%，并添加PEGDGE和PEA作为添加剂。静电纺丝3
‑
10 h时长，正电压范围为15
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25 kV，负电压范围为1
‑
2 kV，滚筒旋转速度为218 rpm/min。
[0016](4)进一步亲水改性：配制pH=8.5的Tris溶液，并将0.2 g多巴胺溶于100 mL Tris溶液，将前述制得的膜与多巴胺溶液单侧接触，在摇床中振荡反应4
‑
8h，洗净干燥。
[0017]特殊浸润性膜分离技术，尤其是Janus膜在油水分离领域的前景受到了越来越多的关注。但是目前限制的发展的重要因素是需要对膜两侧进行相反的改性处理，且疏水界面难以进一步处理，这导致了Janus膜制备较为困难，且界面结合性存在一定问题。本专利技术采用氧化反应和静电纺丝的技术，实现了亲疏水层界面厚度的可控，从而在一定程度上实现了对铜网双侧界面亲疏水性的定量调控。此外，借助亲疏水界面的不同性质，将不同的处理试剂置于不同相中，从而较为简便的实现了不对称改性。如此制得的Janus膜可以解决现有问题，并取得了较为理想的实验结果。
[0018]在一些优选的实施方式中，所选铜网氧化试剂为碱性氧化物质，优选选自由过硫酸化物和氢氧化物组成的组。
[0019]在另一些优选的实施方式中，所述疏水氧化剂为具有巯基的有机物及其溶解相，优选正十六硫醇和乙醇。
[0020]在另一些优选的实施方式中，所述铸膜液溶剂为具有较好溶解性的有机物，优选NMP。
[0021]在另一些优选的实施方式中，所述单侧改性铸膜液为PLA混合溶液，并添加PEGDGE和PEA为添加剂。
[0022]在另一些优选的实施方式中，所述不对称亲水改性试剂为多巴胺。
[0023]在另一些优选的实施方式中，步骤(1)所述的超亲水铜网改性通过如下方式进行：首先将氧化剂溶解到碱性物质中，其浓度范围为0.1
‑
1 M，再加入所述载体，经搅拌，静置反应后，干燥得到超亲水铜网。
[0024]在另一些优选的实施方式中，在步骤(2)中所述铜网疏水改性通过如下方式进行，将硫醇溶于乙醇，其溶度为0.1 wt%
‑
5 wt%，将步骤(1)得到的亲水铜网浸泡在其中一段时间，清洗干燥后得到超亲水铜网。
[0025]在另一些优选的实施方式中，在步骤(3)中，将一定量PLA溶于NMP，并添加PEGDGE为添加剂，在40
‑
80℃下搅拌8h后，添加PEA，搅拌 2 h后静置脱泡，得到铸膜液。
[0026]在另一些优选的实施方式中，在步骤(3)中，以上述得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种油单通道Janus膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)超亲水铜网的制备：以铜网作为原材料，使用0.1
‑
1 M过硫酸化物与1
‑
5 M氢氧化物将其氧化为具有超亲水特性的氢氧化铜
‑
铜复合物；(2)超亲水铜网的疏水改性：将硫醇溶于乙醇或其他有机相，硫醇浓度为0.1
‑
5 wt%，将超亲水铜网浸泡在该溶液中，制备超疏水铜网；(3)单面亲水改性：配置铸膜液，通过静电纺丝技术使超疏水铜网单面改性为亲水界面；铸膜液中将PLA溶解于N
‑
甲基吡咯烷酮（NMP）和1,4
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二氧六环（DX）中，溶度为8 wt%
‑
14 wt%，并添加乙二醇二缩水甘油醚（PEGDGE），聚醚氨（PEA）作为添加剂；静电纺丝3
‑
10 h，正电压范围为15
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25 kV，负电压范围为1
‑
2 kV，滚筒旋转速度为218 rpm/min；(4)进一步亲水改性：配制pH=8.5的Tris溶液，并将0.2 g多巴胺溶于100 mL Tris溶液，将前述制得的膜与多巴胺溶液单侧接触，在摇床中振荡反应4
‑
8 h，洗净干燥。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所选铜网氧化试剂为碱性氧化物质，优选由过硫酸物和氢氧化物组成的组；所述疏水氧化剂为具有巯基的有机物及其溶解相，优选正十六硫醇和乙醇；所述单侧改性铸膜液为PLA，NMP，DX混合溶液；所述单侧改性铸膜液添加剂为PEGDGE和PEA...

【专利技术属性】
技术研发人员：程喜全，马军，叶燕燕，张瑛洁，李之行，陈雪灜，王凯，
申请(专利权)人：山东中欧膜技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：