本發(fā)明屬于化學(xué)化工、功能材料技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及具有超親水超疏油性質(zhì)的油水分離網(wǎng)膜的制備方法和用途。
背景技術(shù):
近些年來,隨著工業(yè)的飛速發(fā)展,油田開采規(guī)模不斷擴大,工廠生產(chǎn)產(chǎn)生的含油廢水也在不斷增加,油水分離已經(jīng)成為與人民生活、經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護息息相關(guān)的問題。一方面,食品加工、金屬冶煉、石油化工、紡織等領(lǐng)域產(chǎn)生了大量的工業(yè)含油廢水,這些對環(huán)境將會造成非常嚴重的污染;另一方面,隨著海底石油的開采,漏油現(xiàn)象也越發(fā)嚴重,這對海洋環(huán)境也會造成較大的污染。所以如何實現(xiàn)油水高效、低成本分離已成為當今社會亟待解決的問題,具有特殊浸潤性的油水分離網(wǎng)逐漸受到了人們的關(guān)注。
文獻angewandtechemieinternationaledition,2004,43(15):2012-2014;journalofchemicaltechnologyandbiotechnology,2012,87(3):427-430;appliedsurfacescience,2007,253(23):9054-9060;appliedsurfacescience,2008,254(18):6002-6006報道了用來油水分離的具有超疏水超親油性質(zhì)的網(wǎng)膜。雖然以上報道的網(wǎng)膜都具有油水分離的效果,但也存在著不同的不足,如制造過程較為復(fù)雜,有的還需高溫固化,有的使用了含氟化合物,有的不適用于大量水中含有少量油的油水混合物的分離等。
當前技術(shù)如cn104759118a,cn104689602a中,首先使膠黏劑在金屬網(wǎng)上部分固化,然后采用冷噴涂方法將通過一系列反應(yīng)制備的微納復(fù)合多面體懸濁液涂覆在金屬網(wǎng)上,待分散液揮發(fā)完全,即得到油水分離網(wǎng)膜。該方法得到的油水分離網(wǎng)膜是超疏水超親油的,然而因為親油性網(wǎng)膜特別容易被污染甚至堵塞,尤其是高粘度的油會嚴重影響分離效率,并且粘附的油難以清除,導(dǎo)致后處理工藝中的二次污染,網(wǎng)膜不易重復(fù)使用。同時該方法的制造過程較為復(fù)雜,不易大面積低成本生產(chǎn)。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是針對當前技術(shù)中存在的不足,提供一種低成本、簡單便捷的具有水下超疏油性質(zhì)的油水分離網(wǎng)膜的制備方法。本發(fā)明的具有水下超疏油性質(zhì)的油水分離網(wǎng)膜是以400~2000目的纖維編織網(wǎng)作為基底,通過將無機納米顆粒與水凝膠相結(jié)合,提高水凝膠表面的粗糙度,使網(wǎng)膜表面親水性增強。再采用光聚合的方法,在纖維編織網(wǎng)的網(wǎng)絲上包覆以交聯(lián)聚合物-無機納米顆粒形成的具有微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的水凝膠包覆層,從而得到具有水下超疏油性質(zhì)的油水分離網(wǎng)膜。本發(fā)明的油水分離網(wǎng)膜的水通量大,油水分離速度快,無需對纖維編織網(wǎng)本身進行改性修飾。
本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種具有水下超疏油性質(zhì)的油水分離網(wǎng)膜的制備方法,包括以下步驟:
(1)將400~2000目的纖維編織網(wǎng)進行超聲清洗,然后室溫下干燥;所述的纖維編織網(wǎng)為金屬纖維編織網(wǎng)或有機纖維編織網(wǎng);
(2)交聯(lián)聚合物-無機納米顆粒水凝膠的制備,為以下兩種方法之一:
方法一:室溫下,將聚合物單體、無機納米顆粒、交聯(lián)劑、增稠劑和引發(fā)劑分散于水中并攪拌均勻,得到混合溶液;其中,混合溶液中的聚合物單體的質(zhì)量百分含量為15~45%、無機納米顆粒的質(zhì)量百分含量為0.5~5.8%、交聯(lián)劑的質(zhì)量百分含量為0.2~1.5%、增稠劑的質(zhì)量百分含量為0.3~0.9%、引發(fā)劑的質(zhì)量百分含量為0.3~1.4%,余量為水;
或者,方法二:將聚合物、無機納米顆粒和引發(fā)劑分散于水中并攪拌均勻,得到混合溶液;其中,混合溶液中的聚合物的質(zhì)量百分含量為10~45%、無機納米顆粒的質(zhì)量百分含量為1~8%、引發(fā)劑的質(zhì)量百分含量為0.2~2.6%,余量為水;
所述的無機納米顆粒選自氧化鋅、二氧化硅、碳酸鈣、二氧化鈦所組成的組中的一種或多種,粒徑范圍5~200納米;
所述的方法一中的聚合物單體選自丙烯酰胺、丙烯酸鈉、丙烯酸、n-異丙基丙烯酰胺、n-乙烯基己內(nèi)酰胺、n-乙基丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸所組成的組中的一種或多種;
所述的方法二中的聚合物為聚乙二醇二丙烯酸酯和第二聚合物,其中,第二聚合物為與聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、水溶性殼聚糖中的一種或多種;質(zhì)量比為聚乙二醇二丙烯酸酯:第二聚合物=0.2~5:1;
所述的方法一中的交聯(lián)劑為n,n’-亞甲基雙丙烯酰;
所述的方法一中的增稠劑為聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氧化乙烯和羧甲基纖維素鈉所組成的組中的一種或多種;
所述的方法一中的引發(fā)劑為2,2-二乙氧基苯乙酮;
所述的方法二中的引發(fā)劑為1-[4-(2-羥乙氧基)-苯基]-羥基-2-甲基丙酮。
(3)將步驟(2)得到的混合溶液均勻涂覆在步驟(1)晾干后的纖維編織網(wǎng)的表面,涂覆方法可采用浸漬或噴涂方式;當采用浸漬方式時,浸漬時間:5分鐘~10分鐘,當采用噴涂方式時,每平方厘米涂覆量1.5~8.4g混合溶液;
(4)用波長為365nm的紫外光源照射步驟(3)涂覆過混合溶液的纖維編織網(wǎng)進行光引發(fā)聚合,在纖維編織網(wǎng)的網(wǎng)絲表面形成交聯(lián)聚合物-無機納米顆粒的水凝膠包覆層,得到具有水下超疏油性質(zhì)的油水分離網(wǎng)膜;其中,光能量密度為1200mj/cm2~1500mj/cm2,照射距離為5~20cm,照射時間60~120分鐘;
所述的步驟(1)中的清洗具體為依次用丙酮、異丙酮和去離子水超聲清洗。
所述的金屬纖維編織網(wǎng)為不銹鋼、銅、鐵或鋁網(wǎng),有機纖維編織網(wǎng)為尼龍、維綸、芳綸、滌綸或腈綸網(wǎng)。
本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明的油水分離網(wǎng)膜將無機納米顆粒與水凝膠相結(jié)合,在纖維編織網(wǎng)的網(wǎng)絲上包覆以交聯(lián)聚合物-無機納米顆粒形成的具有微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的水凝膠包覆層,提高水凝膠表面的粗糙度,使網(wǎng)膜表面親水性增強。本發(fā)明的油水分離網(wǎng)膜在空氣中是親水的,首先用水完全浸潤網(wǎng)膜,當網(wǎng)膜被水完全浸潤后,水填充到水凝膠包覆層的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)中,當油水混合物接觸到油水分離網(wǎng)膜時,水能夠順利由孔隙滲透,油被油水分離網(wǎng)膜表面的水膜排斥,滯留在油水分離網(wǎng)膜上方,實現(xiàn)油水分離目的。本發(fā)明的油水分離網(wǎng)膜在空氣中對水滴的接觸角接近0°,在水下對油滴的接觸角大于150°。
本發(fā)明的油水分離網(wǎng)膜的原材料廉價易得,設(shè)備和制造工藝簡單,節(jié)約能量,降低溶劑排放,可以大面積低成本生產(chǎn)。本發(fā)明的油水分離網(wǎng)膜的水通量大,油水分離速度快,對油水混合物的分離效率可達99.9%,適用于含油量大的廢水處理,對正己烷、煤油、石油醚、苯、二氯乙烷、柴油、動植物油、汽油和原油等均有很好的分離效果。可用于含油廢水的油水分離,如可用于含有食用油、石油、煤油等含油廢水的油水分離。
該油水分離網(wǎng)膜無有毒有害物質(zhì),符合當今社會發(fā)展需求,容易清洗,可重復(fù)使用。
附圖說明
圖1.本發(fā)明實施例1制備的油水分離網(wǎng)膜的掃描電鏡照片;
圖2.本發(fā)明實施例1制備的油水分離網(wǎng)膜在空氣中對水滴的接觸角;
圖3.本發(fā)明實施例1制備的油水分離網(wǎng)膜在水下對油滴的接觸角;
圖4.本發(fā)明實施例1制備的油水分離網(wǎng)膜用于油水分離的實驗裝置與實驗效果照片;其中,1.分離后的油;2.被水完全浸潤的油水分離網(wǎng)膜;3.分離后的水。
具體實施方式
實施例1.
(1)將1000目(孔徑15微米)的不銹鋼網(wǎng)(20厘米×20厘米)依次浸入丙酮,異丙醇和去離子水中各超聲清洗10分鐘,室溫下干燥;
(2)室溫下,在50ml錐形瓶中加入水25ml,丙烯酰胺6.5g,二氧化鈦1g(粒徑28納米),n,n’-亞甲基雙丙烯酰胺0.35g,聚丙烯酰胺0.15g和2,2-二乙氧基苯乙酮0.18g,磁力攪拌混合均勻,得到混合溶液;
(3)將步驟(2)得到的混合溶液均勻涂覆在步驟(1)晾干后的不銹鋼網(wǎng)的表面;
(4)用波長為365nm,光能量密度為1350mj/cm2,照射距離為20cm的紫外光源照射步驟(3)涂覆過混合溶液的不銹鋼網(wǎng)95分鐘,使丙烯酰胺單體和n,n’-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑在引發(fā)劑2,2-二乙氧基苯乙酮的作用下發(fā)生交聯(lián)聚合,并在不銹鋼網(wǎng)網(wǎng)絲表面形成聚丙烯酰胺-無機納米顆粒的水凝膠包覆層,得到具有水下超疏油性質(zhì)的油水分離網(wǎng)膜,所得油水分離網(wǎng)膜具有孔徑約為15微米的網(wǎng)孔(如圖1所示);
(5)在空氣中測量步驟(4)得到的油水分離網(wǎng)膜表面對10微升水滴的接觸角接近0°(如圖2所示);在水下測量該油水分離網(wǎng)膜表面對10微升正己烷的接觸角大于150°(如圖3所示);測試條件為:室溫,儀器:dsa30型光學(xué)接觸角測量儀;
(6)利用圖4所示的實驗裝置進行油水分離實驗。首先用水完全浸潤上述得到的油水分離網(wǎng)膜,然后將網(wǎng)膜2夾在玻璃管中間,將正己烷與水的混合物(體積比1:1,磁力攪拌20分鐘)倒在上述油水分離網(wǎng)膜上,當網(wǎng)膜被水完全浸潤后,水填充到水凝膠包覆層的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)中,當油水混合物接觸到油水分離網(wǎng)膜時,水能夠快速穿過油水分離網(wǎng)膜,得到分離后的水3;同時正己烷被油水分離網(wǎng)膜表面的水膜排斥,滯留在油水分離網(wǎng)膜上方,得到分離后的油1,實現(xiàn)油水分離目的。
實施例2.
(1)將800目(孔徑19微米)的銅網(wǎng)(20厘米×20厘米)依次浸入丙酮,異丙醇和去離子水中各超聲清洗10分鐘,室溫下干燥;
(2)室溫下,在50ml錐形瓶中加入25ml水,丙烯酸5.7g,氧化鋅1g(粒徑25納米),二氧化硅0.5g(粒徑38納米),n,n’-亞甲基雙丙烯酰胺0.15g,聚乙烯醇0.17g和2,2-二乙氧基苯乙酮0.15g,磁力攪拌混合均勻,得到混合溶液;
(3)將步驟(2)得到的混合溶液均勻涂覆在步驟(1)晾干后的銅網(wǎng)的表面;
(4)用波長為365nm,光能量密度為1300mj/cm2,照射距離為5cm的紫外光源照射步驟(3)涂覆過混合溶液的銅網(wǎng)85分鐘,使丙烯酸單體和n,n’-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑在引發(fā)劑2,2-二乙氧基苯乙酮的作用下發(fā)生交聯(lián)聚合,在銅網(wǎng)的銅絲表面形成聚丙烯酸-無機納米顆粒的水凝膠包覆層,得到具有水下超疏油性質(zhì)的油水分離網(wǎng)膜,所得油水分離網(wǎng)膜具有孔徑約為19微米的網(wǎng)孔;
(5)在空氣中測量步驟(4)得到的油水分離網(wǎng)膜表面對10微升水滴的接觸角接近0°;在水下測量該油水分離網(wǎng)膜表面對10微升煤油的接觸角大于150°;
(6)利用圖4所示的實驗裝置進行油水分離實驗。首先用水完全浸潤上述得到的油水分離網(wǎng)膜,然后將網(wǎng)膜夾在玻璃管中間,將煤油與水的混合物(體積比4:5,磁力攪拌30分鐘)倒在上述油水分離網(wǎng)膜上,當網(wǎng)膜被水完全浸潤后,水填充到水凝膠包覆層的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)中,當油水混合物接觸到油水分離網(wǎng)膜時,水能夠快速穿過油水分離網(wǎng)膜,得到分離后的水;同時煤油被油水分離網(wǎng)膜表面的水膜排斥,滯留在油水分離網(wǎng)膜上方,得到分離后的油,實現(xiàn)油水分離目的。
實施例3.
(1)將400目(孔徑37微米)的尼龍網(wǎng)(20厘米×20厘米)依次浸入丙酮,異丙醇和去離子水中各超聲清洗10分鐘,室溫下干燥;
(2)室溫下,在50ml錐形瓶中加入25ml水,n-乙基丙烯酰胺15g,氧化鋅1g(粒徑58納米),碳酸鈣0.5g(粒徑29納米),二氧化硅0.5g(粒徑68納米),n,n’-亞甲基雙丙烯酰胺0.25g,聚乙烯吡咯烷酮0.16g和2,2-二乙氧基苯乙酮0.3g,磁力攪拌混合均勻,得到混合溶液;
(3)將步驟(2)得到的混合溶液均勻涂覆在步驟(1)晾干后的尼龍網(wǎng)的表面;
(4)用波長為365nm,光能量密度為1200mj/cm2,照射距離為15cm的紫外光源照射步驟(3)涂覆過混合溶液的尼龍網(wǎng)100分鐘,使n-乙基丙烯酰胺單體和n,n’-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑在引發(fā)劑2,2-二乙氧基苯乙酮的作用下發(fā)生交聯(lián)聚合,在尼龍纖維表面形成聚n-乙基丙烯酰胺-無機納米顆粒的水凝膠包覆層,得到具有水下超疏油性質(zhì)的油水分離網(wǎng)膜,所得油水分離網(wǎng)膜具有孔徑約為37微米的網(wǎng)孔;
(5)在空氣中測量步驟(4)得到的油水分離網(wǎng)膜表面對10微升水滴的接觸角接近0°;在水下測量該油水分離網(wǎng)膜表面對10微升食用油的接觸角大于150°;
(6)利用圖4所示的實驗裝置進行油水分離實驗。首先用水完全浸潤上述得到的油水分離網(wǎng)膜,然后將網(wǎng)膜夾在玻璃管中間,將食用油與水的混合物(體積比2:3,磁力攪拌30分鐘)倒在上述油水分離網(wǎng)膜上,當網(wǎng)膜被水完全浸潤后,水填充到水凝膠包覆層的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)中,當油水混合物接觸到油水分離網(wǎng)膜時,水能夠快速穿過油水分離網(wǎng)膜,得到分離后的水;同時食用油被油水分離網(wǎng)膜表面的水膜排斥,滯留在油水分離網(wǎng)膜上方,得到分離后的油,實現(xiàn)油水分離目的。
實施例4.
(1)將1100目(孔徑13微米)的腈綸網(wǎng)(20厘米×20厘米)依次浸入丙酮,異丙醇和去離子水中各超聲清洗10分鐘,室溫下干燥;
(2)室溫下,在50ml錐形瓶中加入25ml水,n-乙烯基己內(nèi)酰胺7g,2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸5g,氧化鋅1.8g(粒徑84納米),n,n’-亞甲基雙丙烯酰胺0.16g,羧甲基纖維素鈉0.18g和2,2-二乙氧基苯乙酮0.22g,磁力攪拌混合均勻,得到混合溶液;
(3)將步驟(2)得到的混合溶液均勻涂覆在步驟(1)晾干后的腈綸網(wǎng)的表面;
(4)用波長為365nm,光能量密度為1450mj/cm2,照射距離為15cm的紫外光源照射步驟(3)涂覆過混合溶液的腈綸網(wǎng)80分鐘,使n-乙烯基己內(nèi)酰胺單體、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸單體和n,n’-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑在引發(fā)劑2,2-二乙氧基苯乙酮的作用下發(fā)生交聯(lián)聚合,在腈綸纖維表面形成聚n-乙烯基己內(nèi)酰胺和聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸-無機納米顆粒的水凝膠包覆層,得到具有水下超疏油性質(zhì)的油水分離網(wǎng)膜,所得油水分離網(wǎng)膜具有孔徑約為13微米的網(wǎng)孔;
(5)在空氣中測量步驟(4)得到的油水分離網(wǎng)膜表面對10微升水滴的接觸角接近0°;在水下測量該油水分離網(wǎng)膜表面對10微升汽油的接觸角大于150°;
(6)利用圖4所示的實驗裝置進行油水分離實驗。首先用水完全浸潤上述得到的油水分離網(wǎng)膜,然后將網(wǎng)膜夾在玻璃管中間,將汽油與水的混合物(體積比3:4,磁力攪拌20分鐘)倒在上述油水分離網(wǎng)膜上,當網(wǎng)膜被水完全浸潤后,水填充到水凝膠包覆層的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)中,當油水混合物接觸到油水分離網(wǎng)膜時,水能夠快速穿過油水分離網(wǎng)膜,得到分離后的水;同時汽油被油水分離網(wǎng)膜表面的水膜排斥,滯留在油水分離網(wǎng)膜上方,得到分離后的油,實現(xiàn)油水分離目的。
實施例5.
(1)將1000目(孔徑15微米)的不銹鋼網(wǎng)(20厘米×20厘米)依次浸入丙酮,異丙醇和去離子水中各超聲清洗10分鐘,室溫下干燥;
(2)室溫下,在50ml錐形瓶中加入25ml水,聚乙二醇二丙烯酸酯7g,聚乙烯醇5g,氧化鋅2g(粒徑27納米)和1-[4-(2-羥乙氧基)-苯基]-羥基-2-甲基丙酮0.16g,磁力攪拌混合均勻,得到混合溶液;
(3)將步驟(2)得到的混合溶液均勻涂覆在步驟(1)晾干后的不銹鋼網(wǎng)的表面;
(4)用波長為365nm,光能量密度為1250mj/cm2,照射距離為15cm的紫外光源照射步驟(3)涂覆過混合溶液的不銹鋼網(wǎng)60分鐘,使聚乙二醇二丙烯酸酯和聚乙烯醇在引發(fā)劑1-[4-(2-羥乙氧基)-苯基]-羥基-2-甲基丙酮的作用下發(fā)生交聯(lián)聚合,在不銹鋼網(wǎng)網(wǎng)絲表面形成聚乙二醇二丙烯酸酯-聚乙烯醇-無機納米顆粒的水凝膠包覆層,得到具有水下超疏油性質(zhì)的油水分離網(wǎng)膜,所得油水分離網(wǎng)膜具有孔徑約為15微米的網(wǎng)孔;
(5)在空氣中測量步驟(4)得到的油水分離網(wǎng)膜表面對10微升水滴的接觸角接近0°;在水下測量該油水分離網(wǎng)膜表面對10微升汽油的接觸角大于150°;
(6)利用圖4所示的實驗裝置進行油水分離實驗。首先用水完全浸潤上述得到的油水分離網(wǎng)膜,然后將網(wǎng)膜夾在玻璃管中間,將汽油與水的混合物(體積比1:1,磁力攪拌20分鐘)倒在上述油水分離網(wǎng)膜上,當網(wǎng)膜被水完全浸潤后,水填充到水凝膠包覆層的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)中,當油水混合物接觸到油水分離網(wǎng)膜時,水能夠快速穿過油水分離網(wǎng)膜,得到分離后的水;同時汽油被油水分離網(wǎng)膜表面的水膜排斥,滯留在油水分離網(wǎng)膜上方,得到分離后的油,實現(xiàn)油水分離目的。
實施例6.
(1)將400目(孔徑37微米)的尼龍網(wǎng)(20厘米×20厘米)依次浸入丙酮,異丙醇和去離子水中各超聲清洗10分鐘,室溫下干燥;
(2)室溫下,在50ml錐形瓶中加入25ml水,聚乙二醇二丙烯酸酯8g,聚乙烯醇2g,聚乙烯吡咯烷酮3g,二氧化鈦3.2g(粒徑75納米)和1-[4-(2-羥乙氧基)-苯基]-羥基-2-甲基丙酮0.21g,磁力攪拌混合均勻,得到混合溶液;
(3)將步驟(2)得到的混合溶液均勻涂覆在步驟(1)晾干后的尼龍網(wǎng)的表面;
(4)用波長為365nm,光能量密度為1300mj/cm2,照射距離為15cm的紫外光源照射步驟(3)涂覆過混合溶液的尼龍網(wǎng)70分鐘,使聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮在引發(fā)劑1-[4-(2-羥乙氧基)-苯基]-羥基-2-甲基丙酮的作用下發(fā)生交聯(lián)聚合,在尼龍纖維表面形成聚乙二醇二丙烯酸酯-聚乙烯醇-聚乙烯吡咯烷酮-無機納米顆粒的水凝膠包覆層,得到具有水下超疏油性質(zhì)的油水分離網(wǎng)膜,所得油水分離網(wǎng)膜具有孔徑約為37微米的網(wǎng)孔;
(5)在空氣中測量步驟(4)得到的油水分離網(wǎng)膜表面對10微升水滴的接觸角接近0°;在水下測量該油水分離網(wǎng)膜表面對10微升正己烷的接觸角大于150°;
(6)利用圖4所示的實驗裝置進行油水分離實驗。首先用水完全浸潤上述得到的油水分離網(wǎng)膜,然后將網(wǎng)膜夾在玻璃管中間,將正己烷與水的混合物(體積比3:4,磁力攪拌20分鐘)倒在上述油水分離網(wǎng)膜上,當網(wǎng)膜被水完全浸潤后,水填充到水凝膠包覆層的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)中,當油水混合物接觸到油水分離網(wǎng)膜時,水能夠快速穿過油水分離網(wǎng)膜,得到分離后的水;同時正己烷被油水分離網(wǎng)膜表面的水膜排斥,滯留在油水分離網(wǎng)膜上方,得到分離后的油,實現(xiàn)油水分離目的。
實施例7.
(1)將1400目(孔徑11微米)的銅網(wǎng)(20厘米×20厘米)依次浸入丙酮,異丙醇和去離子水中各超聲清洗10分鐘,室溫下干燥;
(2)室溫下,在50ml錐形瓶中加入25ml水,聚乙二醇二丙烯酸酯7g,聚乙烯醇8g,水溶性殼聚糖2g,二氧化鈦1.4g(粒徑94納米),二氧化硅1.8g(粒徑35納米)和1-[4-(2-羥乙氧基)-苯基]-羥基-2-甲基丙酮0.18g,磁力攪拌混合均勻,得到混合溶液;
(3)將步驟(2)得到的混合溶液均勻涂覆在步驟(1)晾干后的銅網(wǎng)的表面;
(4)用波長為365nm,光能量密度為1400mj/cm2,照射距離為15cm的紫外光源照射步驟(3)涂覆過混合溶液的銅網(wǎng)80分鐘,使聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙烯醇和水溶性殼聚糖在引發(fā)劑1-[4-(2-羥乙氧基)-苯基]-羥基-2-甲基丙酮的作用下發(fā)生交聯(lián)聚合,在銅網(wǎng)網(wǎng)絲表面形成聚乙二醇二丙烯酸酯-聚乙烯醇-水溶性殼聚糖-無機納米顆粒的水凝膠包覆層,得到具有水下超疏油性質(zhì)的油水分離網(wǎng)膜,所得油水分離網(wǎng)膜具有孔徑約為11微米的網(wǎng)孔;
(5)在空氣中測量步驟(4)得到的油水分離網(wǎng)膜表面對10微升水滴的接觸角接近0°;在水下測量該油水分離網(wǎng)膜表面對10微升食用油的接觸角大于150°;
(6)利用圖4所示的實驗裝置進行油水分離實驗。首先用水完全浸潤上述得到的油水分離網(wǎng)膜,然后將網(wǎng)膜夾在玻璃管中間,將食用油與水的混合物(體積比3:4,磁力攪拌20分鐘)倒在上述油水分離網(wǎng)膜上,當網(wǎng)膜被水完全浸潤后,水填充到水凝膠包覆層的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)中,當油水混合物接觸到油水分離網(wǎng)膜時,水能夠快速穿過油水分離網(wǎng)膜,得到分離后的水;同時食用油被油水分離網(wǎng)膜表面的水膜排斥,滯留在油水分離網(wǎng)膜上方,得到分離后的油,實現(xiàn)油水分離目的。
實驗結(jié)果表明,本發(fā)明的油水分離網(wǎng)膜在空氣中對水滴的接觸角接近0°(如圖2所示),水能順利由孔隙滲透;同時油水分離網(wǎng)膜在水下對油滴(如正己烷、煤油、石油醚、苯、二氯乙烷、柴油、動植物油、汽油和原油等)的接觸角大于150°(如圖3所示),油在本發(fā)明的油水分離網(wǎng)膜表面不能浸潤,滯留在網(wǎng)膜上方。水凝膠-無機納米顆粒復(fù)合層不但具有超親水的性質(zhì),而且吸水和保水性能好,水能夠順利的通過油水分離網(wǎng)膜,同時油被完全阻隔在油水分離網(wǎng)膜上方,從而實現(xiàn)穩(wěn)定、高效的油水分離效果。由于本發(fā)明的油水分離網(wǎng)膜在水下對油滴的接觸角大于150°,網(wǎng)孔不易被油滴堵塞,使用后的所述的油水分離網(wǎng)膜清洗方便,可以重復(fù)使用。
本發(fā)明未盡事宜為公知技術(shù)。