增強型吸油膜材料、組件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及吸油材料領(lǐng)域，特別是涉及一種增強型吸油膜材料、組件及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，石油泄漏、工業(yè)油性有機溶劑及廢水、廢棄液的泄漏，對海洋、河流以及水 上生態(tài)系統(tǒng)造成了災(zāi)難性的危害。如何快速去除水上浮油，減少含油廢水污染問題已經(jīng)受 到全世界的關(guān)注。傳統(tǒng)的吸油材料包括木棉、膨潤土、紙漿等，雖然他們被廣泛用于實際應(yīng) 用中，但因其吸油效率低、油水選擇性差、保油能力弱等缺點，仍無法滿足環(huán)境治理的要求。
[0003] 為了解決傳統(tǒng)吸油材料的不足，人們正致力于研究新型吸油材料，代表性的有吸 油樹脂、吸油纖維、以及多孔聚合物基石墨烯吸油材料等。Zha等用非溶劑擴散法，使甲醇或 水?dāng)U散到聚偏氟乙烯，后文縮寫為PVDF，與石墨烯的二甲基甲酰胺，后文縮寫為DMF，分散液 中獲得PVDF/石墨烯凝膠，再用水替換出凝膠中的DMF，經(jīng)過真空凍干后獲得超疏水超親油 PVDF/石墨烯無皮多孔材料，來源于，期刊《碳》，2011年第49卷第49期第5166-5172頁刊登的 文章聚偏氟乙稀/石墨稀多孔材料；即Superhydrophobic polyvinylidene fluoride/ graphene porous materials[J] .Carbon，2011,49(49): 5166-5172。呢115^]1 等通過浸漬法 將石墨烯涂覆與三聚氰胺海綿，并用聚二甲基硅氧烷表面處理，成功制備出超疏水超親油 性海綿基石墨烯材料，其吸附量最大可達自重的165倍，來源于期刊《能源與環(huán)境科學(xué)》2012 年第5卷第7期第7908-7912頁刊登的論文:利用簡易涂覆法制備超疏水超親油性石墨烯基 海綿，即Superhydrophobic and superoleophiIic properties of graphene-based sponges fabricated using a facile dip coating method[J].Energy&Environmental Science，2012,5(7): 7908-7912。王子濤等將三聚氰胺海綿浸漬于氧化石墨烯分散液中，并 用水合肼在線還原制得還原氧化石墨烯基三聚氰胺海綿，縮寫為GR0ME，該海綿具有超疏水 超親油特性，且對油品吸附量達到56-127g/g，來源于期刊《高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報》2014年第11 卷第11期第2410-2417頁刊登的論文還原氧化石墨烯基三聚氰胺海綿的制備與吸附性能。 專利CN103521199A公開了一種中空管狀復(fù)合吸油材料的制備方法，該方法以中空管狀多孔 聚合物材料為基質(zhì)層，通過浸漬涂覆法將石墨烯涂覆于基質(zhì)層表面所制得。該方法制得的 中空管裝復(fù)合吸油材料對三氯乙烯、煤油、柴油的最大靜態(tài)吸附量分別為169.4g/g、97.2g/ g、88.6g/g。這些聚合物基石墨稀吸油材料具有油水選擇性好，吸油效率高，儲油量大等特 點，其性能遠遠超過了傳統(tǒng)的吸油材料。但這些吸油材料的吸油方式都是依靠自身吸附，吸 附的過程是間歇性過程，仍然無法實現(xiàn)對油水體系的連續(xù)，高效分離，且力學(xué)性能都較差， 所以仍很難應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。
[0004] 專利104128166A公開了一種中空管狀吸油材料的制備方法：以彈簧為芯部，彈簧 外側(cè)包裹有片狀海綿，將海綿浸泡于氧化石墨烯分散液中，經(jīng)由負壓抽濾、水合肼蒸汽還 原、沖洗、真空干燥制得。專利CN103801274A公開了一種吸油中空纖維多孔膜的制備方法， 該方法以石墨烯為表面吸附層，以中空纖維多孔膜為基質(zhì)層，通過溶劑處理法或稀溶液處 理法強化石墨烯與中空纖維多孔膜之間的界面結(jié)合牢度制得。這些新型聚合物基石墨烯吸 油材對油水選擇性好，并且一端連接負壓，可實現(xiàn)對油品動態(tài)連續(xù)吸附，克服了傳統(tǒng)吸油材 料依靠自身吸附、工作模式為間歇性的缺點。但這些吸油材料由于力學(xué)性能差、支撐性差、 形態(tài)單一等缺點，仍難在實際中廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的第一個目的在于:提供一種增強型吸油膜材料，該材料吸油性能好，支撐 性強，可以負壓抽吸的方式連續(xù)使用，吸油效率高。
[0006] 本發(fā)明的第二個目的在于:提供上述增強型吸油膜材料的制備方法，該方法簡單， 用料便宜，適于實際應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明的第三個目的在于：提供一種增強型吸油膜材料組件，集油品吸附性能和 油水分離性能為一體，能連續(xù)高效的完成油水分離。
[0008] 為此，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0009] -種增強型吸油膜材料，包括管狀支撐體和設(shè)置于所述管狀支撐體外側(cè)的吸油功 能層;所述管狀支撐體兩端以內(nèi)的位置分布著多個孔;所述吸油功能層為表面涂覆有聚合 物層的無紡布。
[0010] 所述無紡布為聚對苯二鉀酸己二醇酯/聚酰胺以比例7:3混紡的紡粘水刺無紡布， 克重130g/m2;所述聚合物層由聚偏氟乙稀、石墨稀、疏水無機粒子及殘余成孔劑組成，其 中，所述疏水無機粒子為疏水二氧化硅或者疏水二氧化鈦。
[0011]所述管狀支撐體的材料為聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺或者聚氯乙烯。
[0012] 所述管狀支撐體的外徑為8~12mm、管壁厚度為1~2mm，且其分布著的多個孔的孔 隙密度為2.54~7.62PPI、孔的直徑為1~2mm。
[0013] 一種增強型吸油膜材料的制備方法，包括如下步驟：
[0014] ⑴無紡布的預(yù)處理:配制濃度為1~6wt. %的堿溶液，將無紡布浸漬于60~90 °C 的堿溶液中1~5h后，取出并于室溫下干燥，制得表面刻蝕的無紡布；
[0015] (2)鑄膜液的制備:鑄膜液包括按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)計的如下組分： 溶劑 5:9 ~90wt.%; 石墨燦 0... 1~_ I wt. %
[0016] 聚偏氟乙烯 5~20wt.%; 成孔劑 2~20wt.%; 無機粒子 1~5 wt. %;
[0017] 所述溶劑為聚偏氟乙烯的良溶劑;鑄膜液的制備方法為:先將石墨烯分散在溶劑 中，優(yōu)選采用超聲分散1~3h，得到石墨烯分散液;再將聚偏氟乙烯、成孔劑和無機粒子加入 所述石墨烯分散液中，在60~90 °C條件下攪拌3~6h，得到鑄膜液；
[0018] 步驟(1 )、（ 2)不分次序，可根據(jù)時間自行安排。
[0019] (3)制備吸油功能層:將步驟（1)預(yù)處理后的無紡布平鋪于玻璃板上并固定;利用 步驟(2)中所用溶劑將其潤濕;然后利用所述鑄膜液在其表面刮膜，后將玻璃板浸入10~50 °C水中，保持12~48h后取出，再將其浸入無水乙醇中12~48h萃取出成孔劑，室溫干燥至恒 重，得到覆蓋有單層膜的無紡布;利用所述鑄膜液在覆蓋有單層膜的無紡布上進行二次刮 膜，再將玻璃板依次浸入10~50°C水中12~48h、乙醇中12~48h，室溫干燥至恒重，即得所 述吸油功能層；
[0020] (4)增強型吸油膜材料的制備:將所述吸油功能層卷繞在管狀支撐體的管壁上，且 完全覆蓋所述管狀支撐體上分布著多個孔的區(qū)域，得到所述增強型吸油膜材料。
[0021] 優(yōu)選，所述溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、磷酸三乙酯、N-甲基吡 咯烷酮和二甲基亞砜中任意一種或任意兩種以任意比的混合物。
[0022] 優(yōu)選，所述成孔劑為鄰苯二甲酸二辛脂、鄰苯二甲酸二正辛脂、鄰苯二甲酸二丁酯 和鄰苯二甲酸二乙酯中任意一種或任意兩種以任意比的混合物。
[0023] 優(yōu)選，所述疏水無機粒子為疏水二氧化娃或者疏水二氧化鈦。
[0024] 步驟(3)中刮膜的方法為:將玻璃板一端固定在刮膜機上，將鑄膜液均勻倒在玻璃