用于原油/海水混合物分离的具有表面自清洁功能的改性金属网膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于功能材料技术领域，具体涉及一种用于原油/海水混合物分离的具有表面自清洁功能的改性金属网膜及其制备方法。采用金属网作为基底，通过一步溶剂热法在其表面原位生长光敏剂四羧基苯基卟啉(TCPP)掺杂型UiO

【技术实现步骤摘要】
用于原油/海水混合物分离的具有表面自清洁功能的改性金属网膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于功能材料
，具体涉及一种用于原油/海水混合物分离的具有表面自清洁功能的改性金属网膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]海上石油勘探、开采和石油运输中频繁发生的石油泄漏不仅严重浪费了稀缺的石油资源，而且当大量含油废水流入海洋，将对海洋生态环境造成严重的破坏。膜分离技术因其成本和能耗低、工艺流程简单等优点，在含油废水分离处理领域受到了广泛的关注。一般的重油/水混合物以及轻油/水混合物的分离通过膜分离技术比较容易实现，但是高粘原油/水混合物的有效、持续分离具有较高的难度。虽然构筑超润湿膜材料在一定程度上可以解决膜表面油污染问题，但是高粘原油在油水分离和膜长期使用过程中仍然不可避免地会堵塞膜表面和膜孔径，造成膜分离通量的急剧下降，从而影响油水分离效率和分离持续性，以及大大缩短了膜的使用寿命，是膜技术中在油水分离的实际应用中要解决的一大难题。因此，开发可以高效分离高粘原油/水混合物以及具有表面粘附的原油自清洁功能的膜材料具有重要的意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种用于高粘原油/海水混合物分离的具有表面自清洁功能的改性金属网膜及其制备方法，具有实际应用前景。
[0004]本专利技术具有表面自清洁功能的改性金属网膜的制备方法，具体按以下步骤进行：
[0005](1)将金属网基底(包括但不限于不锈钢网、铜网)按需切割成相应大小，放置到乙醇溶液中进行超声清洗，然后浸渍在含有多巴胺的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液(pH＝8.7)中，在50
‑
70℃条件下加热震荡24小时，使多巴胺在金属网基底表面均匀自聚为聚多胺层。取出聚多巴胺包覆的金属网基底，用去离子和乙醇清洗后烘干备用。
[0006]其中，多巴胺在缓冲溶液中的浓度为1
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2mg/mL，
[0007](2)将四氯化锆和2
‑
氨基对苯二甲酸加入到50mL的N,N
‑
二甲基甲酰胺溶剂中，再加入一定体积的乙酸，超声混合均匀，得到溶液1。同时将1
‑
乙基
‑3‑
(3二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和N
‑
羟基琥珀酰亚胺超声溶解在10mL的N,N
‑
二甲基甲酰胺溶剂中，得到溶液2。
[0008]其中，四氯化锆和2
‑
氨基对苯二甲酸的摩尔比为1:1，四氯化锆和2
‑
氨基对苯二甲酸的摩尔总数为1
‑
3mmol，四氯化锆与乙酸的摩尔体积比为1mmol：6mL。
[0009]1‑
乙基
‑3‑
(3二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和N
‑
羟基琥珀酰亚胺的质量比为1:1，1
‑
乙基
‑3‑
(3二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和N
‑
羟基琥珀酰亚胺在N,N
‑
二甲基甲酰胺溶剂中的浓度均为0.005
‑
0.01mg/mL。
[0010](3)将步骤(2)配置的两种溶液混合均匀，然后转移至反应釜，并加入四羧基苯基卟啉(TCPP)，同时将步骤(1)得到的聚多巴胺包覆的金属网基底浸泡到该反应釜中，反应釜
在120℃烘箱中加热24小时，反应结束后取出金属网膜，用乙醇清洗并烘干，获得TCPP掺杂型UiO
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NH2改性的金属网膜。
[0011]其中，溶液1和溶液2的体积比为53
‑
59：10；
[0012]TCPP与四氯化锆的质量摩尔比为10
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45mg：1mmol，金属网表面原位生长的TCPP掺杂型UiO
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NH2材料占金属网基底质量的3
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9％。
[0013]本专利技术的技术效果是：
[0014](1)本专利技术制备的改性金属网膜的表面原位生长了TCPP掺杂型UiO
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NH2材料，构筑了表面微纳米粗糙结构，并提供了大量的亲水基团(羟基和胺基)，使膜表现出超润湿性。在油水分离时，水相可以透过膜，油相则被高效阻隔在膜另一侧，表现出较高的油水分离效率和分离通量。由于其水下超疏油的特性，在膜表面可以形成一个水合层，使膜具有一定的抗油粘附能力。所制备的改性金属网膜在处理含高粘原油废水方面具有实际应用前景。
[0015](2)本专利技术制备的改性金属网膜表面原位生长TCPP掺杂型UiO
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NH2材料，TCPP既作为制备UiO
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NH2的混合有机配体进行掺杂，又通过酰胺键与UiO
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NH2连接进行掺杂。TCPP具有共轭的大环π电子结构和可见光影响能力，其加入既能扩展光吸收范围，又可以作为电子通道提高UiO
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NH2中光生载流子的分离率。此外，TCPP在光照下可产生单线态氧，丰富了活性氧物种的种类，并具有光热转换能力，降低膜表面粘附原油的黏度。鉴于以上优势，所制备的改性金属网膜在长期使用中对于表面粘附的高粘原油具有优异的光催化协同光热自清洁功能。
附图说明：
[0016]图1为本专利技术实施例1制得的TCPP掺杂型UiO
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NH2改性的不锈钢网膜的扫描电子显微镜(SEM)图。
[0017]图2为本专利技术实施例2所述的搭建的油水分离装置图。
具体实施方式
[0018]下面结合具体的实施例对本专利技术进行详细说明。
[0019]实施例1
[0020]1.改性金属网膜的制备
[0021](1)将300目不锈钢网切割成2R＝6cm的圆形，放置到乙醇溶液中进行超声清洗(功率40Hz，超声时间10分钟)，然后浸渍在含有多巴胺的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液(pH＝8.7)中，多巴胺浓度为1mg/mL，在70℃加热下震荡24小时，使多巴胺在不锈钢网基底表面均匀自聚为聚多胺层。取出聚多巴胺包覆的不锈钢网基底，用去离子和乙醇清洗后烘干备用。
[0022](2)将0.5mmol的四氯化锆和0.5mmol的2
‑
氨基对苯二甲酸加入到50mL的N,N
‑
二甲基甲酰胺溶剂中，再加入3mL的乙酸，超声混合均匀。同时将0.05mg 1
‑
乙基
‑3‑
(3二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和0.05mg N
‑
羟基琥珀酰亚胺超声溶解在10mL的N,N
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二甲基甲酰胺溶剂中。
[0023](3)将步骤(2)配置的两种溶液混合均匀，然后转移至反应釜，并加入15mg四羧基
苯基卟啉(TCP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有表面自清洁功能的改性金属网膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法步骤如下：(1)将金属网基底按需切割后，放置到乙醇溶液中进行超声清洗，然后浸渍在含有多巴胺的pH＝8.7的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液中，在50
‑
70℃温度条件下加热震荡24小时，使多巴胺在金属网基底表面均匀自聚为聚多巴胺层；取出聚多巴胺包覆的金属网基底，用去离子和乙醇清洗后烘干备用；(2)将四氯化锆和2
‑
氨基对苯二甲酸加入到N,N
‑
二甲基甲酰胺溶剂中，再加入乙酸，超声混合均匀得到溶液1；再将1
‑
乙基
‑3‑
(3二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和N
‑
羟基琥珀酰亚胺超声溶解在N,N
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二甲基甲酰胺溶剂中得到溶液2；(3)将步骤(2)配置的两种溶液混合均匀，然后转移至反应釜，并加入四羧基苯基卟啉(TCPP)，然后将步骤(1)得到的聚多巴胺包覆的金属网基底浸泡到该反应釜中，反应釜在120℃烘箱中加热24小时，反应结束后取出金属网膜，用乙醇清洗并烘干，获得TCPP掺杂UiO
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NH2改性的金属网膜。2.根据权利要求1所述的具有表面自清洁功能的改性金属网膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中金属网基底包括不锈钢网、铜网；多巴胺在缓冲溶液中的浓度为1
‑
2mg/mL。3.根据权利要求1所述的具有表面自清洁功能的改性金属网膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中四氯化锆和2
‑
氨基对苯二甲酸的摩尔比为1:1，四氯化锆和2
‑
氨基对苯二甲酸的摩尔总数为1
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3mmol，四氯化锆与乙酸的摩尔体积比为1mmol:6mL。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛金娟，张家倩，王明新，吴振波，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：