一種用于油水分離的親水性高分子交聯(lián)膜改性紡織品的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，公開了一種用于油水分離的親水性高分子交聯(lián)膜改性紡織品的制備方法，包括：（1）聚乙烯醇溶液和交聯(lián)劑溶液的配制：聚乙烯醇溶液的濃度為5?40wt%，交聯(lián)劑溶液由以下成分組成：戊二醛1?20wt%，甲醇濃度1?40wt%，醋酸濃度0.1?10wt%，硫酸濃度0.1?10wt%，水余量；（2）紡織品浸軋和烘干：將紡織品浸入聚乙烯醇溶液中攪動(dòng)，接著取出進(jìn)行浸軋；然后取出放入交聯(lián)劑溶液中反應(yīng)，用軋車軋掉多余交聯(lián)劑溶液；最后放入烘箱。（3）取出紡織品，經(jīng)冷水洗和烘干，制得成品。本發(fā)明制得的紡織品，親水性高分子交聯(lián)膜與紡織品結(jié)合牢度高，油水分離效果佳，且方法簡(jiǎn)單，成本低，可循環(huán)使用。
【專利說明】
一種用于油水分離的親水性高分子交聯(lián)膜改性紡織品的制備 方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于油水分離的親水性高分子交聯(lián)膜 改性紡織品的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代工業(yè)和社會(huì)的發(fā)展，海上漏油事件頻發(fā)導(dǎo)致海水污染，以及由于紡織、食 品、石油化工相關(guān)企業(yè)的含油污水大量排放，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成極大的威脅。浮油 易在水面形成油膜，導(dǎo)致水體缺氧，對(duì)水生生物造成破壞。同時(shí)油類及其分解產(chǎn)物中含有大 量有毒的苯并芘等多環(huán)芳烴，可通過食物鏈進(jìn)入人體，危害人類健康。進(jìn)入新世紀(jì)以來，油 水分離技術(shù)已在原油回收、污水治理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，常用的油水分離技術(shù)存在選 擇性差、分離效率低、成本高、分離工序復(fù)雜等問題?，F(xiàn)有的專利所介紹的油水方法主要基 于復(fù)雜的油水分離器和油水分離裝置。
[0003] 隨著表面與界面科學(xué)的迅速發(fā)展，特別是具有特殊浸潤(rùn)性表面的發(fā)展，為制備高 效、自動(dòng)、智能的油水分離材料提供了一種全新的方法。最常用的方法是通過超疏水、超親 油材料對(duì)油的高浸潤(rùn)性，選擇性地吸附（吸附型分離材料)或滲透(過濾型分離材料)油體， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)油與水的高效分離。但此類材料在應(yīng)用過程中易被高粘度的油污染，微孔堵塞，降 低其分離效率，反復(fù)利用率差，具有較高的維護(hù)成本?；诓牧蠎?yīng)用于水體環(huán)境，江雷院士 提出超親水和水下超疏油材料用于油水分離。通過光交聯(lián)方法在不銹鋼網(wǎng)覆蓋聚丙烯酰胺 (PAM)膜，在水中膜溶脹形成水凝膠排斥油的浸潤(rùn)和粘附，在實(shí)現(xiàn)油水分離的同時(shí)阻抗油污 的粘附。也有文獻(xiàn)報(bào)道通過在不銹鋼網(wǎng)上自組裝硅酸鈉和二氧化鈦微粒，也可得到水下超 疏油材料用于油水分離，并且該材料可實(shí)現(xiàn)光催化的自清潔，利于循環(huán)使用。但是基于不銹 鋼網(wǎng)、電紡納米纖維膜、碳納米管或無機(jī)納米粒子等材料制備的油水分離材料成本高，工藝 復(fù)雜，更重要的是材料表面精細(xì)的物理結(jié)構(gòu)很容易在儲(chǔ)存和使用過程中喪失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于油水分離的親水性高分子交聯(lián)膜 改性紡織品的制備方法。本發(fā)明方法制得的油水分離用紡織品，親水性高分子交聯(lián)膜與紡 織品的結(jié)合牢度高，通量大，油水分離效果佳，柔韌性好，且制備方法簡(jiǎn)單，成本低，紡織品 可循環(huán)使用。
[0005] 本發(fā)明的具體技術(shù)方案為:一種用于油水分離的親水性高分子交聯(lián)膜改性紡織品 的制備方法，包括如下步驟： (1)聚乙烯醇溶液和交聯(lián)劑溶液的配制:所述聚乙烯醇溶液的濃度為5wt %_20wt %，所 述交聯(lián)劑溶液由以下成分組成:戊二醛lwt%-20wt%，甲醇濃度lwt%-40wt%，醋酸濃度 0· lwt%_10wt%，硫酸濃度0· lwt-10wt%，水余量。
[0006] (2)紡織品浸乳和烘干:按1:10-50的浴比將紡織品浸入聚乙烯醇溶液中攪動(dòng)10- 60min，接著將紡織品取出放在乳車上均勻浸乳，輥輪壓力為Ο . 1-0.5MPa;然后取出，按1: 10-50的浴比將紡織品放入交聯(lián)劑溶液中反應(yīng)2-30min，用乳車乳掉多余交聯(lián)劑溶液，輥輪 壓力為〇.1-〇.510^;最后放入烘箱，溫度為40_90°(：，保溫時(shí)間為1-511。
[0007] 在制備過程中，需要嚴(yán)格控制浴比、輥輪壓力、反應(yīng)時(shí)間、溫度等各項(xiàng)工藝參數(shù)，從 而確保紡織品在擁有出色油水分離效果、較高水通量的基礎(chǔ)上，同時(shí)具備較好的柔韌性，便 于油水分離使用時(shí)滿足各種形變要求。
[0008] (3)保溫完畢后，取出紡織品，經(jīng)過冷水洗和烘干，制得成品。
[0009] 紡織品是一種價(jià)格低廉的多孔材料，以其為基材制備的超親水、水下超疏油分離 紡織材料具有分離效率高、通量高、清潔容易、循環(huán)使用時(shí)間長(zhǎng)、價(jià)格低廉、柔性易運(yùn)輸、可 剪裁成任意形狀等優(yōu)點(diǎn)，可用于大范圍打撈浮油，具有很好的應(yīng)用前景。
[0010] 本發(fā)明制得的用于油水分離的紡織品為PVA交聯(lián)膜改性的織物，在水體環(huán)境中具 有超疏油性質(zhì)，可選擇性的過濾水而截留油，實(shí)現(xiàn)油水混合物的分離。將其作為油水分離材 料具有分離效果好、水通量高、成本低、制備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。其中，紡織品上PVA接枝率在4%~ 18%范圍內(nèi)，具有相似的分離效果，且接枝率越低，改性后織物柔性越好。
[0011] 采用本發(fā)明的紡織品進(jìn)行油水分離的方法為:將用水潤(rùn)濕的織物放置在分離設(shè)備 上(如漏斗、濾器等），倒入油水混合物，下方容器收集的濾液為水，織物上殘留的液體即為 油。通量大于1 〇〇〇〇L/m2/h，收集方便，分離產(chǎn)物可回收，無污染。
[0012] 其中，可分離的油水混合物中油的種類包括:玉米油、栗油、機(jī)油、正己烷、柴油等。 油水混合物中油的含量為1%~90%，分離后收集得到的水中含油量低于1 %。
[0013] 作為優(yōu)選，所述聚乙烯醇溶液的濃度為10wt%，所述交聯(lián)劑溶液由以下成分組成： 戊二醛3wt%，甲醇濃度12wt%，醋酸濃度lwt%，硫酸濃度0.5wt%，水余量。
[0014] 作為優(yōu)選，所述聚乙烯醇的分子量為30000-100000。
[0015]作為優(yōu)選，所述聚乙烯醇的分子量為60000。
[0016] 作為優(yōu)選，所述紡織品為滌綸、尼龍、丙綸中的一種，且紡織品結(jié)構(gòu)為針織或網(wǎng)孔。
[0017] 作為優(yōu)選，所述紡織品為滌綸針織布。
[0018] 作為優(yōu)選，所述紡織品的平均孔徑為200-500微米。
[0019]作為優(yōu)選，所述紡織品的平均孔徑為300-400微米。
[0020] 作為優(yōu)選，步驟(2)中，輥輪壓力均為0 · 2-0 · 3MPa;烘箱溫度為50-60°C。
[0021]作為優(yōu)選，步驟(2)中，所述紡織品與聚乙烯醇的浴比為1:20,紡織品在聚乙烯醇 溶液中攪動(dòng)時(shí)間為30min;紡織品與交聯(lián)劑溶液的浴比為1:20，交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間為5min。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)： 1、本發(fā)明采用的油水分離材料制備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、安全無害、柔韌性好、可重復(fù)使用、 易于生產(chǎn)。
[0023 ] 2、本發(fā)明制得的紡織品制備方法簡(jiǎn)單易行，且用于油水分離時(shí)水通量大，分離后 的油或水可收集，無污染，可滿足不同環(huán)境、目的以及處理效果的需求，是一種具有良好前 景的油水分離技術(shù)。
[0024]綜上所述，本發(fā)明通過浸乳工藝和化學(xué)交聯(lián)方法結(jié)合起來，制備出具有高效油水 分離效率的紡織品，不同于油污染水體處理常用的吸油氈吸附、分散劑乳化、生物降解等方 法，通過對(duì)水中油污進(jìn)行打撈收集，可分離油水、回收油品、高效便捷且不會(huì)造成二次污染。
【附圖說明】
[0025] 圖1為實(shí)施例1所得的PVA改性布樣的用于不同類型油水分離中循環(huán)使用分離效率 維持率圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0027] 實(shí)施例1 一種用于油水分離的親水性高分子交聯(lián)膜改性紡織品的制備方法，包括如下步驟： (1)聚乙烯醇溶液和交聯(lián)劑溶液的配制:所述聚乙烯醇溶液的濃度為5wt%，聚乙烯醇 的分子量為67000。所述交聯(lián)劑溶液由以下成分組成:戊二醛1.5wt %，甲醇濃度20wt %，醋 酸濃度2wt %，硫酸濃度0.5wt %，水余量。
[0028] (2)紡織品浸乳和烘干:按1:20的浴比將平均孔徑為310微米的滌綸針織布浸入聚 乙烯醇溶液中攪動(dòng)30min，接著將滌綸針織布取出放在乳車上均勻浸乳，輥輪壓力為 0.2MPa;然后取出，按1:20的浴比將滌綸針織布放入交聯(lián)劑溶液中反應(yīng)lOmin，用乳車乳掉 多余交聯(lián)劑溶液，輥輪壓力為〇. 2MPa;最后放入烘箱，溫度為60 °C，保溫時(shí)間為2h。
[0029] (3)保溫完畢后，取出滌綸針織布，經(jīng)過冷水洗和烘干，制得成品。
[0030] 實(shí)施例2-8的配方及工藝如表1所示： 表1
在上述實(shí)施例1-8中，PVA在織物上交聯(lián)成膜后，用冷水浸泡過夜，除去未交聯(lián)PVA，烘干 后稱重，即獲得增重率。實(shí)施例1~實(shí)施例8所得PVA改性織物的增重率具體如表2所示。
[0031 ] 對(duì)比例1:選用不經(jīng)PVA改性的滌綸針織布為對(duì)比例。
[0032]將實(shí)施例1~實(shí)施例8所得PVA改性織物和對(duì)比例1的滌綸針織布用于玉米油與水 混合物的分離實(shí)驗(yàn)，實(shí)施例1-8均獲得很高的分離效率(即水中含油量降低的比例），而對(duì)比 例1不具備油水分離功能。具體數(shù)值如表2所示： 表2:
實(shí)施例1所得PVA改性布樣可用于多種油水混合物的分離，對(duì)于玉米油、栗油、機(jī)油、正 己烷和柴油與水的混合物的分離效率如表3所示：
實(shí)施例1使用過的油水分離用織物用水沖洗l〇s，就可除去表面殘留的油污，獲得干凈 的織物，可重復(fù)多次使用。
[0033] 將實(shí)施例1所得PVA改性布樣用于油水分離實(shí)驗(yàn)，重復(fù)10次，油水分離效率仍然在 98 %以上，對(duì)于模擬海水的油水混合物溶液，循環(huán)10次的分離效率維持在94%~96%之間， 具體數(shù)值如圖1所示。
[0034] 本發(fā)明中所用原料、設(shè)備，若無特別說明，均為本領(lǐng)域的常用原料、設(shè)備;本發(fā)明中 所用方法，若無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0035] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明 技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效變換，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方 案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于油水分離的親水性高分子交聯(lián)膜改性紡織品的制備方法，其特征在于包括 如下步驟： (1) 聚乙烯醇溶液和交聯(lián)劑溶液的配制:所述聚乙烯醇溶液的濃度為5wt%-20wt%，所述 交聯(lián)劑溶液由以下成分組成：戊二醛lwt%-20wt%，甲醇濃度lwt%-40wt%，醋酸濃度0. lwt%-10wt%，硫酸濃度0 · lwt-10wt%，水余量； (2) 紡織品浸乳和烘干：按1:10-50的浴比將紡織品浸入聚乙烯醇溶液中攪動(dòng)10-60min，接著將紡織品取出放在乳車上均勻浸乳，輥輪壓力為0.1-0.5 MPa;然后取出，按1: 10-50的浴比將紡織品放入交聯(lián)劑溶液中反應(yīng)2-30min，用乳車乳掉多余交聯(lián)劑溶液，輥輪 壓力為0.1-0.5 MPa;最后放入烘箱，溫度為40-90°C，保溫時(shí)間為1-5 h; (3) 保溫完畢后，取出紡織品，經(jīng)過冷水洗和烘干，制得成品。2. 如權(quán)利要求1所述的一種用于油水分離的親水性高分子交聯(lián)膜改性紡織品的制備方 法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的濃度為l〇wt%，所述交聯(lián)劑溶液由以下成分組成:戊二 醛3wt%，甲醇濃度12wt%，醋酸濃度1 wt%，硫酸濃度0.5wt%，水余量。3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種用于油水分離的親水性高分子交聯(lián)膜改性紡織品的制 備方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的分子量為30000-100000。4. 如權(quán)利要求3所述的一種用于油水分離的親水性高分子交聯(lián)膜改性紡織品的制備方 法，其特征在于，所述聚乙烯醇的分子量為60000。5. 如權(quán)利要求1所述的一種用于油水分離的親水性高分子交聯(lián)膜改性紡織品的制備方 法，其特征在于，所述紡織品為滌綸、尼龍、丙綸中的一種，且紡織品結(jié)構(gòu)為針織或網(wǎng)孔。6. 如權(quán)利要求5所述的一種用于油水分離的親水性高分子交聯(lián)膜改性紡織品的制備方 法，其特征在于，所述紡織品為滌綸針織布。7. 如權(quán)利要求1或5或6所述的一種用于油水分離的親水性高分子交聯(lián)膜改性紡織品的 制備方法，其特征在于，所述紡織品的平均孔徑為200-500微米。8. 如權(quán)利要求7所述的一種用于油水分離的親水性高分子交聯(lián)膜改性紡織品的制備方 法，其特征在于，所述紡織品的平均孔徑為300-400微米。9. 如權(quán)利要求1所述的一種用于油水分離的親水性高分子交聯(lián)膜改性紡織品的制備方 法，其特征在于，步驟(2)中，輥輪壓力均為0.2-0.3MPa;烘箱溫度為50-60°C。10. 如權(quán)利要求1或2或5或6或9所述的一種用于油水分離的親水性高分子交聯(lián)膜改性 紡織品的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述紡織品與聚乙烯醇的浴比為1:20,紡織品 在聚乙烯醇溶液中攪動(dòng)時(shí)間為30min;紡織品與交聯(lián)劑溶液的浴比為1:20,交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間為 5min〇
【文檔編號(hào)】D06M101/32GK106087426SQ201610566422
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月16日
【發(fā)明人】吳金丹, 趙素芳, 魏巍, 王際平
【申請(qǐng)人】浙江理工大學(xué)