[发明专利]一种油水分离金属网的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学化工和功能材料技术领域，具体涉及一种制备具有特殊湿润性质的金属网，这种金属网可以用来分离油水混合物。

背景技术

油水分离是个世纪课题，长期以来，油中的水分和杂质严重影响了油的品质。因此寻找一种简便高效的方法把水分从油中除去成为了一个重要课题。

具有自清洁的纳米界面材料的出现为解决这个难题提供了新的途径。自清洁材料是指在其表面水的接触角大于150°，而水的滚动角小于5°。这意味着水在其表面不能稳定存在而是快速滑落。如果油滴在其表面的接触角小于5°，这种纳米界面材料可以有效的实现油水分离。

例如，申请号：01118387.X授权公开号：CN1387932的中国发明专利申请，公开了一种具有自清洁功能的纳米界面材料的制备方法以及其在油水分离方面的应用。其采用化学气相沉积与热固化的方法，将纳米低表面能粉末、分散剂在纳米光催化粘结剂和有机溶剂混合气氛中搅拌分解成乳液，然后经过喷涂、干燥定形的处理工艺，在金属纤维织物上制备出了用于油水分离纳米界面分离网。

同样，申请号：200510040447授权公开号：CN1721030A的中国发明专利申请，公开了一种具有油水分离功能的网。其采用在金属网上覆盖上全氟烷基硅氧烷基链，经过多步处理，制备出了能够用来进行把水从油中分离出来的金属网。

同样，中国专利CN101518695A以及文献：Feng，L.；Zhang，Z.；Mai，Z.；Ma，Y.；Liu，B.；Jiang，L.；Zhu，D.Angew.Chem.Int.Ed.2004，43，2012；Li，M.；Xu，J.；Lu，Q.J.Mater.Chem.2007，17，4772；Wang，S.；Song，Y.；Jiang，L.Nanotechnology，2007，18，015103；Zhang，J.；Huang，VV.；Han，Y.Macromol.Rapid.Commuon.2006，27，804报到了可以用来油水分离的网膜。

但是，上述技术存在如下缺陷：

1.制备过程繁琐、费时和消耗能源。不适宜大面积制备和工业生产。

2.使用含氟低表面能物质，成本提高和污染环境。

3.所制备的分离网稳定性较差。比如其不耐酸、不耐碱和不抗盐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种省时、便宜、简便的制备具有特殊湿润性质的油水分离金属网的方法。

本发明所述的油水分离金属网具有耐酸、耐碱和抗盐的性质，可以大面积制备和低成本生产。其是在由金属纤维编织成的具有微米级孔径的金属网上下表面，用酸性溶液刻蚀制备出纳米尺度的微观突起(图1)，其具有尺度在1nm～1000nm的连续或分立的颗粒状微观形貌结构(图1中的小图)。然后在其表面修饰不含氟且具有低表面能的物质，从而获得具有亲油疏水功能的材料，实现油水分离的目的。

实验结果表明，水在本发明所述的金属网表面的接触角大于150°(图2a)和滚动角小于5°(图2b)，即水在金属网表面不浸润而不能通过金属网；同时油(如柴油、汽油、煤油和动植物油等)在其表面的接触角接近于0°，即油能轻易穿过金属网(图2c)。当油水混合物滴在覆盖于容器的金属网表面时，水全部沿着表面滚落而油全部穿过，漏在下面的容器里，实现分离油和水的目的。该金属网还具有防腐蚀的性质，当把制备好的分离金属网浸在酸、碱、盐溶液30秒到9个小时(溶液pH值范围1～14，或者盐的浓度为0.001mol/L～10mol/L)，金属网表面对水的接触角依然大于150°(图4)和对油接触角接近于0°，这意味着金属网在腐蚀环境中具有很好的稳定性，仍保持优良的油水分离效果，可以扩大分离网的应用范围，同时也可在金属防腐蚀方面有所应用。

本发明所述的油水分离网的制备方法，其步骤如下：

(1)配制pH＝0.1～6.5(优选pH＝2.0～4.5)的酸性溶液，可以是盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、高氯酸、柠檬酸、甲基丙烯酸、丙烯酸、苯甲酸，或者是其中几种酸的混合物；

(2)将孔径为20～400目的金属网(可以是铁、铝及铝合金、铜及铜合金、镁、锌、钛、锂、锰、镍、锡、铂、铅、钢铁及其金属合金、钨、铟、钼和锗等稀有高熔点金属及其合金、以及金、银和钯等贵金属及其合金等)浸在上述酸性溶液中10秒～60分钟，进行酸刻蚀，然后取出用水洗净后吹干；