一种稀土基仿生矿化超亲水材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种稀土基仿生矿化超亲水材料的制备方法。本发明专利技术所述制备方法为：将聚合物基底用乙醇浸润后，取出，于单宁酸溶液中浸渍后，再次取出，漂洗，经稀土盐溶液浸渍后，再次取出漂洗、烘干得到改性聚合物；将改性聚合物于稀土盐溶液中浸渍后，取出漂洗，再于磷酸盐溶液中浸渍后，取出漂洗，循环上述稀土盐溶液浸渍、漂洗，再磷酸盐溶液浸渍、漂洗的过程后，烘干，得到稀土基仿生矿化超亲水材料。本发明专利技术制备出的超亲水材料具有优异的分离效率和水下防污性能、在不同pH和盐溶液中均有较高的稳定性、操作方法简便、可适用于常见的商用分离膜和分离网，兼顾分离效率和防污性能、廉价且通用。且通用。且通用。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土基仿生矿化超亲水材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及超亲水涂层制备
，尤其涉及一种稀土基仿生矿化超亲水材料的制备方法。

技术介绍

[0002]日常生活、工业生产和原油泄漏事件均会产生大量的油污废水，这些不溶性油污以混合物、乳液等形式进入自然环境，极大地影响了生命安全和生态环境健康，亟需开发高效的油水分离技术。
[0003]膜分离技术，由于其较高的分离效率、良好的能量利用率和低廉的操作成本，成为油水分离技术中的翘楚。常用的聚合物基底具有疏水性和亲油性，极易被油污污染，造成分离通量下降和分离效率下降等问题，因此需要进行表面改性。超亲水和水下超疏油涂层，作为一种低廉便捷的抗油污技术，被应用于分离材料的表面改性。通常使用亲水性的水凝胶或聚电解质分子刷等，以接枝或共混的方式引入聚合物基底，在聚合物表面获得一层水合层，达到水下防污的效果。但是柔软的聚合物表面易受外力影响发生机械形变，在长久使用中影响分离性能和抗污效果。
[0004]基于以上现状，受到海洋生物优异抗污能力的启发，亲水且坚固的矿化涂层被应用于油水分离材料的改性。而所用矿化层通常由碳酸钙、氧化铁、氧化钛、氧化硅等物质组成，碳酸钙和氧化铁等材料在酸性或碱性条件下不稳定，致使涂层失效；氧化钛和氧化硅等材料则通常使用不稳定且有毒的烷基酯前驱体，且需要较长的反应时间，反应溶液不能多次使用，提高了工业化推广的成本。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种稀土基仿生矿化超亲水材料的制备方法。本专利技术利用单宁酸和稀土离子的配位作用实现在多种聚合物基底上的稳定粘附，并以此为成核位点诱导低溶解度稀土磷酸盐的进一步沉积。本专利技术制备出的超亲水涂层具有优异的分离效率和水下防污性能、在不同pH和盐溶液中均有较高的稳定性、操作方法简便、可适用于常见的商用分离膜和分离网，兼顾分离效率和防污性能、廉价且通用。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种稀土基仿生矿化超亲水材料，所述稀土基仿生矿化超亲水材料包括基底、依次设置于基底表面的稀土基粘附层与稀土基矿化层。
[0008]进一步地，所述稀土基仿生矿化超亲水材料包括稀土基仿生矿化超亲水涂层，该超亲水涂层包括稀土基粘附层与稀土基矿化层。
[0009]进一步地，所述稀土基粘附层通过单宁酸与稀土离子在界面处组装得到。界面指基底和浸润溶液接触的固液相界面，由于是两步浸润，依靠静电吸附控制单宁酸与稀土离子仅在相界面处组装。
[0010]进一步地，所述稀土基矿化层为难溶性稀土磷酸盐。
[0011]进一步地，所述稀土基的稀土元素包括但不限于镧、铈、钕中的一种，优选地，所述稀土基的稀土元素为镧元素。
[0012]进一步地，所述基底为聚合物基底，所述聚合物基底包括分离膜或分离网，所述聚合物基底的材料包括聚偏氟乙烯、尼龙、聚醚砜中的一种或多种；所述聚合物基底为疏水材料。
[0013]一种所述稀土基仿生矿化超亲水材料的制备方法，包括如下步骤：
[0014]S1：将聚合物基底用乙醇浸润后，取出，于单宁酸溶液中浸渍后，再次取出，漂洗后，经稀土盐溶液中浸渍后，再次取出漂洗、烘干，得到改性聚合物；
[0015]S2：将步骤S1得到的改性聚合物于稀土盐溶液中浸渍后，取出漂洗，再于磷酸盐溶液中浸渍后，取出漂洗，循环上述稀土盐溶液浸渍、漂洗，再在磷酸盐溶液中浸渍、漂洗的过程后，烘干，得到稀土基仿生矿化超亲水材料。
[0016]进一步地，步骤S1中，所述聚合物基底包括分离膜或分离网，所述聚合物基底的材料包括聚偏氟乙烯、尼龙、聚醚砜中的一种。
[0017]进一步地，步骤S1、S2中，所述稀土盐为可溶性稀土盐，优选地，所述含稀土盐为氯化镧，所述稀土盐溶液的浓度为0.05
‑
0.5mol/L。
[0018]进一步地，步骤S1中，所述单宁酸溶液的浓度为1
‑
10mg/L；所述浸渍的时间为0.5
‑
2h。
[0019]进一步地，步骤S2中，所述磷酸盐为可溶性磷酸盐，优选地，所述磷酸盐为磷酸二氢钠或磷酸氢二钠，磷酸盐溶液的浓度为0.05
‑
0.5mol/L；所述浸渍的时间为1
‑
5min，循环的次数为1
‑
10次。
[0020]本专利技术还保护一种稀土基仿生矿化超亲水涂层，所述稀土基仿生矿化超亲水涂层是在基材表面形成，包括稀土基粘附层与稀土基矿化层。所述稀土基仿生矿化超亲水材料包括稀土基仿生矿化超亲水涂层，该超亲水涂层包括稀土基粘附层与稀土基矿化层。所述稀土基粘附层通过单宁酸与稀土离子在界面处组装得到。所述稀土基矿化层为难溶性稀土磷酸盐。所述稀土基的稀土元素包括但不限于镧、铈、钕中的一种，优选地，所述稀土基的稀土元素为镧元素。
[0021]一种所述稀土基仿生矿化超亲水涂层用于油水分离。
[0022]本专利技术有益的技术效果在于：
[0023]本专利技术利用单宁酸与稀土离子的强相互作用，在多种聚合物表面构建了亲水涂层，并以此为成核位点，诱导了稀土磷酸盐的成核生长。由于稀土磷酸盐极低的溶解度和机械稳定性，所得超亲水涂层在不同pH和盐溶液中均可稳定存在，且对不同油水乳液和油水混合物均有较高的分离效率。
[0024]本专利技术首次利用难溶性稀土磷酸盐作为亲水功能层，在复杂的酸碱和盐环境下提供了稳定的水下超疏油性能；整体工艺全部基于水相浸涂，无污染、低耗能，前驱体溶液可循环使用；所述工艺方法只需通过简便的循环浸泡，即可快速获得稳定的超亲水涂层，操作简便，可重复性高，所用前驱体盐溶液可多次使用于不同批次的产品，对聚合物基底的选择性较小，是一种廉价、易于大规模生产、可推广的制备技术。
附图说明
[0025]图1为实施例2和5制备的稀土基仿生矿化超亲水涂层改性聚合物分离膜和分离网的数码照片。
[0026]图2为实施例2制备的稀土基仿生矿化超亲水涂层改性聚合物分离膜对油水乳液分离前后的显微照片。
[0027]图3为实施例5制备的稀土基仿生矿化超亲水涂层改性聚合物分离网对油水混合物分离的数码照片。
[0028]图中：A、为分离测试开始前，B、为分离测试中，C、显示分离测试结束。
[0029]图4为不同循环浸泡次数下实施例1
‑
3和对比例1制备的稀土基仿生矿化超亲水涂层改性聚合物分离膜的油水乳液分离性能。
[0030]图5为实施例2的多次循环分离实验。
[0031]图6为实施例2在不同pH的溶液中浸泡24小时后测定的水下油接触角。
[0032]图7为实施例2在不同的盐溶液中浸泡7天后测定的水下油接触角。
[0033]图8为实施例2对多种油滴的水下油接触角。
[0034]图9为实施例2和对比例2在油滴冲刷前后的数码照片。
具体实施方式
[0035]下面结合附图和实施例，对本专利技术进行具体描述。
[0036]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土基仿生矿化超亲水材料，其特征在于，所述稀土基仿生矿化超亲水材料包括基底、依次设置于基底表面的稀土基粘附层与稀土基矿化层。2.根据权利要求1所述的稀土基仿生矿化超亲水材料，其特征在于，所述稀土基粘附层通过单宁酸与稀土离子在界面处组装得到；所述稀土基矿化层为稀土磷酸盐。3.根据权利要求1所述的稀土基仿生矿化超亲水材料，其特征在于，所述稀土基的稀土元素包括镧、铈、钕中的一种；优选地，所述稀土基的稀土元素为镧。4.根据权利要求1所述的稀土基仿生矿化超亲水材料，其特征在于，所述基底为聚合物基底。5.一种权利要求1
‑
4任一项所述稀土基仿生矿化超亲水材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1：将聚合物基底用乙醇浸润后，取出，于单宁酸溶液中浸渍后，再次取出，漂洗后，经稀土盐溶液中浸渍后，再次取出漂洗、烘干，得到改性聚合物；S2：将步骤S1得到的改性聚合物于稀土盐溶液中浸渍后，取出漂洗，再于磷酸盐溶液中浸渍后，取出漂洗，循环上述稀土盐溶液浸渍、漂洗，再在磷酸盐溶液中浸渍、漂洗的过程后，烘干，得到稀土基仿生矿化超亲水材料。6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明清，周家华，施冬健，东为富，倪忠斌，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：