本發(fā)明屬于復(fù)合膜材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及油水分離膜的制備，尤其涉及一步構(gòu)建超疏水油水分離膜的方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，含油廢水的排放量越來越大，來源越來越廣泛，環(huán)境污染嚴(yán)重并造成水資源的嚴(yán)重浪費。目前傳統(tǒng)含油廢水的處理方法主要有電分離、化學(xué)沉降、重力沉降、生化反應(yīng)等，但均存在耗時長、能耗高、成本高及易產(chǎn)生二次污染等問題，因此開發(fā)出具有更好優(yōu)勢的油水分離技術(shù)迫在眉睫。

膜分離技術(shù)被認(rèn)為具有很大潛力，具有無相變、能耗低等優(yōu)點，可實現(xiàn)即時分離。一般超疏水分離膜的制備過程分為膜表面微納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建和分離膜的疏水改性兩步，整個制備過程過于繁瑣，極大的影響了油水分離膜的實際應(yīng)用。因此，一步構(gòu)建超疏水油水分離膜材料具有很大的實際意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明公開了一步構(gòu)建超疏水油水分離膜材料的方法。

該方法基于靈活的油水兩相反應(yīng)體系，將微納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建與疏水改性結(jié)合在一個反應(yīng)裝置中，可獲得性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)可控的超疏水油水分離膜材料。

技術(shù)方案：本發(fā)明利用油水兩相反應(yīng)體系，一步制備了具有分級微納米結(jié)構(gòu)的超疏水油水分離膜材料，通過油水兩相開放反應(yīng)體系，將復(fù)合氫氧化物與疏水改性結(jié)合在一個反應(yīng)體系中。

一步構(gòu)建超疏水油水分離膜的方法，包括如下步驟：

a）按每100ml水加入1～10mmol前驅(qū)體鹽a和1～10mmolph調(diào)節(jié)劑計，將前驅(qū)體鹽a和ph調(diào)節(jié)劑溶解于水中，得混合水相溶液；其中，所述前驅(qū)體鹽a由金屬陽離子與醋酸根陰離子組成，其中金屬陽離子為鈣離子、鋅離子、鎂離子、銅離子、鎳離子中的一種或多種的組合，優(yōu)選鋅離子；所述ph調(diào)節(jié)劑為六次亞甲基四胺、氯化銨、氟化氨、硝酸銨、碳酸銨、氨水中的一種或多種的組合，優(yōu)選氯化銨；

b）按每100ml有機溶劑加入0.1～10mmol改性劑b計，將有機溶劑加入改性劑b溶解均勻，得混合油相溶液；其中，所述有機溶劑為月桂酸、十一碳酸、十二碳酸、十三烷酸中的一種或多種的組合，優(yōu)選十二碳酸；所述改性劑b為油酸、硬脂酸、亞油酸、軟脂酸、十五烷酸、十五碳二元酸、十七碳酸中的任一種，優(yōu)選油酸；

c）按每平方厘米包覆鋁源的基體膜加10～20ml，優(yōu)選10ml步驟a）所述混合水相溶液和5～20ml，優(yōu)選5ml步驟b）所述混合油相溶液計，將所述基體膜和兩種溶液先后置入容器，于100～150℃下，優(yōu)選120℃反應(yīng)至水溶液完全蒸發(fā)，繼續(xù)反應(yīng)1～5h，優(yōu)選2h；取出分離膜，無水乙醇洗滌1～3次，丙酮洗滌1～3次，蒸餾水洗滌1～3次，60～100℃下優(yōu)選60℃干燥1～6h，優(yōu)選2h，得超疏水油水分離膜；其中，所述包覆鋁源基體膜以多孔材料為基底，鋁源為氧化鋁、羥基鋁中的任一種，所述基底膜為棉布、尼龍布、玻璃纖維布、銅網(wǎng)或鋁網(wǎng)中的一種，優(yōu)選尼龍布。

本發(fā)明的另外一個目的在于，根據(jù)本發(fā)明所述方法制得的超疏水油水分離膜，可應(yīng)用于含油廢水的分離。

本發(fā)明公開了用于一步構(gòu)建超疏水分離膜材料的油水兩相開放反應(yīng)體系，該體系是較為特殊的反應(yīng)方式，其中密度較小的油相和密度較大的水相分別加入到反應(yīng)容器中，形成清晰的分液層。在大于水相沸點，小于油相沸點的加熱溫度下，水相會不斷減少，并構(gòu)建所需的微納米粗糙結(jié)構(gòu)。水相消耗完畢后，反應(yīng)基體浸入油相中，從而實現(xiàn)超疏水的改性。獲得的超疏水油水分離膜具有優(yōu)異的吸收選擇性，實現(xiàn)對含油廢水的有效分離。同時，該分離膜有著良好的化學(xué)穩(wěn)定性，實現(xiàn)對酸性和堿性含油廢水的高效分離，廣泛適用于化工、鋼鐵、食品、紡織、機械加工等行業(yè)所排放含油廢水的處理。該油水兩相開放反應(yīng)體系具有操作簡單，結(jié)構(gòu)與性能可控的優(yōu)點，具有潛在的經(jīng)濟效益和社會效益，是一種有應(yīng)用前景的超疏水分離膜制備方法。

有益效果

本發(fā)明公開了一步構(gòu)建超疏水油水分離膜材料的方法，該方法巧妙的將膜表面分級結(jié)構(gòu)的構(gòu)建與超疏水改性結(jié)合在同一反應(yīng)體系中，簡化了超疏水油水分離膜材料的制備過程。本發(fā)明利用油水兩相反應(yīng)體系，將復(fù)合金屬氫氧化物分級結(jié)構(gòu)構(gòu)建與超疏水改性結(jié)合為一體，簡化生產(chǎn)工藝流程，易于實現(xiàn)，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。整個制備過程所需的原材料均廉價易得且無需添加有毒的改性劑，不會造成二次污染；本發(fā)明所制得的超疏水油水分離膜材料在油水分離過程中完全依靠重力作用與毛細(xì)管效應(yīng)，只需額外的物質(zhì)傳遞能耗，且油水分離材料易回收，可多次重復(fù)利用；具有分離效率高，抗污染能力強，分離速率衰減慢的優(yōu)點；所需的原材料均廉價易得，且無毒性，不會造成二次污染。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于以下實施例。

實施例1

a）按每100ml水加入5mmol的醋酸鋅和5mmol的氯化銨計，將醋酸鋅和氯化銨溶解于水中，得混合水相溶液。

b）按每100ml十二碳酸加入1mmol油酸計，溶解均勻，得混合油相溶液。

c）按每平方厘米包覆氧化鋁的尼龍布加10ml步驟a）中制備的混合水相溶液和5ml步驟b）中制備的混合油相溶液計，先后加入到燒杯中，120℃下反應(yīng)至水溶液完全蒸發(fā)，繼續(xù)反應(yīng)2h；將分離膜取出，無水乙醇洗滌3次，丙酮洗滌3次，蒸餾水洗滌3次，60℃下干燥2h，得超疏水油水分離膜。

實施例2

a）按每100ml水加入10mmol的醋酸鋅和5mmol的六次亞甲基四胺計，將醋酸鋅和六次亞甲基四胺溶解于水中，得混合水相溶液。

b）按每100ml十一碳酸加入1mmol十五烷酸計，溶解均勻，得混合油相溶液。

c）按每平方厘米包覆氧化鋁的尼龍布加10ml步驟a）中制備的混合水相溶液和20ml步驟b）中制備的混合油相溶液計，先后加入到燒杯中，150℃下反應(yīng)至水溶液完全蒸發(fā)，繼續(xù)反應(yīng)1h；將分離膜取出，無水乙醇洗滌3次，丙酮洗滌3次，蒸餾水洗滌3次，60℃下干燥1h，得超疏水油水分離膜。

實施例3

a）按每100ml水加入5mmol的醋酸鎂和10mmol的氯化銨計，將醋酸鎂和氯化銨溶解于水中，得混合水相溶液。

b）按每100ml十二碳酸加入1mmol十五碳二元酸計，溶解均勻，得混合油相溶液。

c）按每平方厘米包覆氧化鋁的尼龍布加10ml步驟a）中制備的混合水相溶液和5ml步驟b）中制備的混合油相溶液計，先后加入到燒杯中，120℃下反應(yīng)至水溶液完全蒸發(fā)，繼續(xù)反應(yīng)5h；將分離膜取出，無水乙醇洗滌3次，丙酮洗滌3次，蒸餾水洗滌3次，100℃下干燥6h，得超疏水油水分離膜。

實施例4

a）按每100ml水加入5mmol的醋酸鋅和5mmol的硝酸銨計，將醋酸鋅和硝酸銨溶解于水中，得混合水相溶液。

b）按每100ml十三烷酸加入10mmol十七碳酸計，溶解均勻，得混合油相溶液。

c）按每平方厘米包覆氧化鋁的尼龍布加10ml步驟a）中制備的混合水相溶液和10ml步驟b）中制備的混合油相溶液計，先后加入到燒杯中，120℃下反應(yīng)至水溶液完全蒸發(fā)，繼續(xù)反應(yīng)2h；將分離膜取出，無水乙醇洗滌3次，丙酮洗滌3次，蒸餾水洗滌3次，60℃下干燥2h，得超疏水油水分離膜。

實施例5

a）按每100ml水加入5mmol的醋酸鋅和5mmol的硝酸銨計，將醋酸鋅和硝酸銨溶解于水中，得混合水相溶液。

b）按每100ml十二碳酸加入4mmol油酸計，溶解均勻，得混合油相溶液。

c）按每平方厘米包覆氧化鋁的尼龍布加10ml步驟a）中制備的混合水相溶液和5ml步驟b）中制備的混合油相溶液計，先后加入到燒杯中，120℃下反應(yīng)至水溶液完全蒸發(fā)，繼續(xù)反應(yīng)2h；將分離膜取出，無水乙醇洗滌3次，丙酮洗滌3次，蒸餾水洗滌3次，80℃下干燥2h，得超疏水油水分離膜。

實施例6

a）按每100ml水加入5mmol的醋酸銅和5mmol的氨水計，將醋酸銅和氨水溶解于水中，得混合水相溶液。

b）按每100ml十一碳酸加入1mmol硬脂酸計，溶解均勻，得混合油相溶液。

c）按每平方厘米包覆氧化鋁的尼龍布加10ml步驟a）中制備的混合水相溶液和5ml步驟b）中制備的混合油相溶液計，先后加入到燒杯中，100℃下反應(yīng)至水溶液完全蒸發(fā)，繼續(xù)反應(yīng)5h；將分離膜取出，無水乙醇洗滌3次，丙酮洗滌3次，蒸餾水洗滌3次，60℃下干燥2h，得超疏水油水分離膜。

實施例7

a）按每100ml水加入5mmol的醋酸鋅和5mmol的氯化銨計，將醋酸鋅和氯化銨溶解于水中，得混合水相溶液。

b）按每100ml十三碳酸加入1mmol軟脂酸計，溶解均勻，得混合油相溶液。

c）按每平方厘米包覆氧化鋁的棉布加20ml步驟a）中制備的混合水相溶液和5ml步驟b）中制備的混合油相溶液計，先后加入到燒杯中，120℃下反應(yīng)至水溶液完全蒸發(fā)，繼續(xù)反應(yīng)2h；將分離膜取出，無水乙醇洗滌3次，丙酮洗滌3次，蒸餾水洗滌3次，60℃下干燥2h，得超疏水油水分離膜。

實施例8

a）按每100ml水加入5mmol的醋酸鈣和5mmol的碳酸銨計，將醋酸鈣和碳酸銨溶解于水中，得混合水相溶液。

b）按每100ml月桂酸加入1mmol硬脂酸計，溶解均勻，得混合油相溶液。

c）按每平方厘米包覆氧化鋁的尼龍布加10ml步驟a）中制備的混合水相溶液和5ml步驟b）中制備的混合油相溶液計，先后加入到燒杯中，120℃下反應(yīng)至水溶液完全蒸發(fā)，繼續(xù)反應(yīng)2h；將分離膜取出，無水乙醇洗滌3次，丙酮洗滌3次，蒸餾水洗滌3次，60℃下干燥2h，得超疏水油水分離膜。

實施例9

a）按每100ml水加入5mmol的醋酸鈣和5mmol的氟化銨計，將醋酸鈣和氟化銨溶解于水中，得混合水相溶液。

b）按每100ml十一碳酸加入1mmol亞油酸計，溶解均勻，得混合油相溶液。

c）按每平方厘米包覆氧化鋁的尼龍布加10ml步驟a）中制備的混合水相溶液和5ml步驟b）中制備的混合油相溶液計，先后加入到燒杯中，120℃下反應(yīng)至水溶液完全蒸發(fā)，繼續(xù)反應(yīng)2h；將分離膜取出，無水乙醇洗滌3次，丙酮洗滌3次，蒸餾水洗滌3次，60℃下干燥2h，得超疏水油水分離膜。

實施例10

a）按每100ml水加入5mmol的醋酸鎳和5mmol的氟化銨計，將醋酸鎳和氟化銨溶解于水中，得混合水相溶液。

b）按每100ml月桂酸加入1mmol十五烷酸計，溶解均勻，得混合油相溶液。

c）按每平方厘米包覆氧化鋁的尼龍布加10ml步驟a）中制備的混合水相溶液和5ml步驟b）中制備的混合油相溶液計，先后加入到燒杯中，120℃下反應(yīng)至水溶液完全蒸發(fā)，繼續(xù)反應(yīng)2h；將分離膜取出，無水乙醇洗滌3次，丙酮洗滌3次，蒸餾水洗滌3次，60℃下干燥2h，得超疏水油水分離膜。

實施例11

a）按每100ml水加入5mmol的醋酸鈣和5mmol的氟化銨計，將醋酸鈣和氟化銨溶解于水中，得混合水相溶液。

b）按每100ml月桂酸加入1mmol硬脂酸計，溶解均勻，得混合油相溶液。

c）按每平方厘米包覆氧化鋁的尼龍布加10ml步驟a）中制備的混合水相溶液和5ml步驟b）中制備的混合油相溶液計，先后加入到燒杯中，120℃下反應(yīng)至水溶液完全蒸發(fā)，繼續(xù)反應(yīng)2h；將分離膜取出，無水乙醇洗滌3次，丙酮洗滌3次，蒸餾水洗滌3次，60℃下干燥2h，得超疏水油水分離膜。

實施例12

a）按每100ml水加入5mmol的醋酸銅和5mmol的氟化銨計，將醋酸銅和氟化銨溶解于水中，得混合水相溶液。

b）按每100ml月桂酸加入1mmol亞油酸計，溶解均勻，得混合油相溶液。

c）按每平方厘米包覆氧化鋁的尼龍布加10ml步驟a）中制備的混合水相溶液和5ml步驟b）中制備的混合油相溶液計，先后加入到燒杯中，120℃下反應(yīng)至水溶液完全蒸發(fā)，繼續(xù)反應(yīng)2h；將分離膜取出，無水乙醇洗滌3次，丙酮洗滌3次，蒸餾水洗滌3次，60℃下干燥2h，得超疏水油水分離膜。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。