一种具备介质中超亲特性油水分离膜的制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于材料领域，提供了一种具备介质中超亲特性油水分离膜的制备方法，主要步骤为：

【技术实现步骤摘要】
一种具备介质中超亲特性油水分离膜的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于材料领域，涉及油水乳液分离膜及其制备方法，具体涉及一种具备介质中超亲特性油水分离膜的制备方法及其应用
。

技术介绍

[0002]随着生产生活中含油废水的大量排放以及海上原油泄漏事故的频发，水体油污染问题日益严重，已严重威胁生态环境和人类健康，因此如何有效解决油污染问题迫在眉睫
。
同时，工业生产过程
(
如采矿
、
纺织和石油化工等
)
也会产生大量的含水废油，导致油品的直接浪费和污染
。
油中水分的污染会对油的品质
、
性能及其服务的设备都会造成十分严重的影响，甚至造成巨大的经济损失
。
传统的油水分离方法有重力法
、
离心法
、
气浮法等，但这些方法仅能分离简单的油水混合物，对于直径为几十微米的表面活性剂稳定的乳状液很难分离，且存在分离效率低
、
成本高
、
回收利用率低等缺点
。
普通膜材料虽然广泛用于油水分离，但耗时长
、
易污染
、
无选择性且需要预处理而限制其应用
。
因此，有必要开发分离效率高
、
选择性好和稳定性高的新型材料用于油水分离
。
[0003]近年来，受荷叶“自清洁”和鱼鳞等生物现象的启发，由于具有特殊浸润性的材料对油和水表现出完全相反的亲和力而被广泛用于油水分离，特殊浸润性材料在油水分离中的应用有过滤和吸附两种方式
。
例如，专利
CN115738740A
通过喷涂自组装法将丹宁酸和金属离子喷涂于膜表面组装形成丹宁酸
‑
金属络合物，使膜表面由疏水性转变为亲水性，制备的膜具有超亲水
/
水下超疏油特性用于分离水包油乳液
。
专利
CN115591412A
利用钛酸四丁酯与硅烷类物质水解形成的改性二氧化钛溶胶对玻璃纤维膜进行单次浸涂制备出超疏水超亲油的油包水乳液分离膜
。
这些膜能有效地阻拦一相而选择性地通过另一相，从而实现油水乳液的分离
。
但是，由于过滤方法使用的膜的孔径需小于液滴尺寸，会在实际分离中受到尺寸筛分机制的限制，包括阻塞的微
/
纳米液滴的积累，导致通量急剧下降，以及小通道中高黏度油的堵塞，导致无法分离
。
[0004]目前，采用吸附方式中大多数报道的吸附剂是疏水或超疏水的，仅限于分离层状油水混合物或水包油乳液
。
使用超亲水吸附剂分离油包水乳液很少实现
。
专利
CN106698583A
通过聚吡咯表面原位还原银纳米粒子和氟化处理使三聚氰胺海绵具有超疏水
/
超亲油性能
。
该材料对于含油污水具有较好的处理效率和吸附性能，但是由于动力学因素限制使用吸附方法不能完全有效地分离水包油乳液，对黏度高的油去除效果不佳
。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种具备介质中超亲特性油水分离膜的制备方法，可以实现各种水包油或油包水稳定乳液的高效分离，效率不低于
99.95
％
。
[0006]本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
[0007]一种具备介质中超亲特性油水分离膜的制备方法，其特征在于，主要步骤为：
[0008](1)
木材预处理：通过化学处理去除木材中木质素，丰富并贯穿其孔结构；
[0009](2)
水下超亲油木材膜制备：将步骤
(1)
所得木材放入水下超亲油改性剂中采用超声浸渍法对木材进行改性，干燥完全后可得水下超亲油木材膜；其中，水下超亲油改性剂的制备方法为将超亲油的长链烷烃表面修饰剂
、
正硅酸四乙酯
、
乙醇按体积比
(1
～
5)
：5：
500
混合均匀所得；
[0010](3)
油下超亲水木材膜制备：将步骤
(1)
所得木材放入油下超亲水改性剂中采用超声浸渍法对木材进行改性，干燥完全后可得油下超亲水木材膜；其中，油下超亲水改性剂的制备方法为将超亲水的氟碳表面修饰剂
、
正硅酸四乙酯
、
乙醇按体积比
(0.5
～
1)
：1：
50
混合均匀所得；
[0011]步骤
(2)
和步骤
(3)
分别制得的水下超亲油木材膜和油下超亲水木材膜均为油水分离膜，是具备介质中超亲特性的油水分离膜
。
[0012]按上述方案，步骤
(1)
中所用的原始木材可以是软木或硬木，厚度为5～
15mm。
[0013]按上述方案，步骤
(1)
的具体过程如下：
[0014]1)
将原始木材放进亚硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液在
80℃
的恒温水浴下处理2～
4h
；
[0015]2)
将步骤
1)
所得木材放入过氧化氢溶液中在
80℃
的恒温水浴下处理3～
5h
，待反应完全后将木材清洗干净，干燥完全后放置备用
。
其中，步骤
1)
中，亚硫酸钠浓度为
0.4
～
0.6mol/L
，氢氧化钠浓度为2～
4mol/L
；步骤
2)
中，过氧化氢浓度为
0.5
～
2mol/L。
[0016]按上述方案，步骤
(2)、
步骤
(3)
中超声浸渍的过程均为：将预处理后的木材浸入改性剂中，超声处理
5min
，在温度为
40
～
60℃
的烘箱中干燥
5min
，重复操作2～4次
。
[0017]按上述方案，步骤
(2)
所述的水下超亲油改性剂制备方法为：将超亲油的长链烷烃表面修饰剂和正硅酸四乙酯
、
乙醇按体积比为
(1
～
5)
：5：
500
混合，在空气中搅拌2～
6h
，即得水下超亲油改性剂
。
[0018]按上述方案，步骤
(2)
中，超亲油的长链烷烃表面修饰剂为碳链长度不低于十二的烷基硅烷，可以是长链烷烃三甲氧基硅烷
、
长链烷烃三乙氧基硅烷
、
长链烷烃三氯硅烷等
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种具备介质中超亲特性油水分离膜的制备方法，其特征在于，主要步骤为：
(1)
木材预处理：通过化学处理去除木材中木质素，丰富并贯穿其孔结构；
(2)
水下超亲油木材膜制备：将步骤
(1)
所得木材放入水下超亲油改性剂中采用超声浸渍法对木材进行改性，干燥完全后可得水下超亲油木材膜；其中，水下超亲油改性剂的制备方法为将超亲油的长链烷烃表面修饰剂
、
正硅酸四乙酯
、
乙醇按体积比
(1
～
5)
：5：
500
混合均匀所得；
(3)
油下超亲水木材膜制备：将步骤
(1)
所得木材放入油下超亲水改性剂中采用超声浸渍法对木材进行改性，干燥完全后可得油下超亲水木材膜；其中，油下超亲水改性剂的制备方法为将超亲水的氟碳表面修饰剂
、
正硅酸四乙酯
、
乙醇按体积比
(0.5
～
1)
：1：
50
混合均匀所得；步骤
(2)
和步骤
(3)
分别制得的水下超亲油木材膜和油下超亲水木材膜均为具备介质中超亲特性的油水分离膜
。2.
根据权利要求1所述的一种具备介质中超亲特性油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤
(2)
所述的水下超亲油改性剂制备方法为：将超亲油的长链烷烃表面修饰剂和正硅酸四乙酯
、
乙醇按体积比为
(1
～
5)
：5：
500
混合，在空气中搅拌2～
6h
，即得水下超亲油改性剂
。3.
根据权利要求2所述的一种具备介质中超亲特性油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤
(2)
中，超亲油的长链烷烃表面修饰剂为碳链长度不低于十二的烷基硅烷
。4.
根据权利要求3所述的一种具备介质中超亲特性油水分离膜的制备方法，其特征在于，所述超亲油的长链烷烃表面修饰剂包括长链烷烃三甲氧基硅烷
、
长链烷烃三乙氧基硅烷
、
长链烷烃三氯硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：李静，王雪娇，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：