[发明专利]一种具有铅离子响应性的油水分离网膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于固体材料表面改性领域，具体涉及一种具有铅离子响应性的油水分离网膜及其制备方法。

背景技术

环境污染是伴随着现代工业社会的快速发展而来的世界问题，工业生产中会大量排放含重金属、含油污的复杂污水，因此高效处理、分离和回收含油污水成为亟需解决的问题。当前，利用特殊浸润性表面材料进行油水分离，已经成为材料科学的研究热点。而含油污水中可能存在的重金属，会对整个污水处理系统产生严重影响。

对于污水中的重金属离子监测，往往需要十分精密的仪器。如铅离子的监测过程中需要用到离子指示剂或冷原子吸收光谱，前者需要耗费大量的化学试剂，而后者虽然精确却费时费力。

现在已有专利报道利用温度、pH、湿度作为油水分离过程中的响应性因素。如CN103111096A中利用具有温度和pH双重响应特性的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯修饰网膜，获得具有水下超疏油性质的温度、pH双重响应的油水分离网膜。而CN103601826A中利用酯化反应获得疏水-亲水交替结构，可以实现湿度响应性。上述专利只涉及到响应性油水分离的部分领域，而对于离子，特别是铅离子目前还没有相关的报道。铅离子响应性的油水分离网膜将对含油复杂污水体系的处理起到重要作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有铅离子响应性的油水分离网膜及其制备方法，同时，该油水分离网膜在铅离子调控下可以快速实现从亲水到疏水性质的转变，从而达到原位可控的油水分离效果。

本发明所提供的一种具有铅离子响应性且具有亲水疏油性质的油水分离网膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将盐酸多巴胺和pH值为8.0～12.0的缓冲溶液混合得到混合溶液；

(2)将网膜浸渍于所述混合溶液中，得到表面包覆聚多巴胺的网膜；

(3)将硫醇化合物和碱性介质分散于水中得到悬浊液，并将步骤(2)得到的表面包覆聚多巴胺的网膜浸渍于所述悬浊液中，取出后即得所述油水分离网膜。

上述制备方法中，步骤(1)中，所述盐酸多巴胺在所述混合溶液中的质量分数为0.1％～20.0％，优选为0.1％～1.0％，具体为0.2～0.6％。

所述缓冲溶液的pH值优选为8.5。

所述缓冲溶液具体为三羟甲基氨基甲烷盐酸盐的缓冲溶液(即TRIS-HC1缓冲液)。

上述制备方法中，步骤(2)中，所述网膜可为金属织物网或金属海绵；所述网膜的目数为100目～1000目，具体为400～1000目。所述金属织物网具体可为不锈钢网、铁网、钛网或铝合金网，所述金属海绵具体可为铜海绵或铬海绵。

所述浸渍的时间可为12～72小时，具体为48～72小时。

上述制备方法中，在所述步骤(2)之前，所述方法还包括对网膜进行清洗的步骤。具体可用乙醇和丙酮的混合溶液(体积比为1:1)对所述网膜进行清洗(如超声清洗)。

上述制备方法中，步骤(3)中，所述硫醇化合物在所述悬浊液中的质量分数为0.1％～25.0％，优选为0.1％～10.0％，具体为2.5％～5.0％。

所述硫醇化合物为硫代羧酸和/或端基含巯基的羧酸聚合物。

所述硫代羧酸选自如下至少一种：巯基乙酸、巯基丁酸、二巯基丙酸、二巯基丁二酸、巯基琥珀酸、半胱氨酸、高半胱氨酸和谷胱甘肽。

所述端基含巯基的羧酸聚合物(通过共价键连接或通过RAFT合成)具体为端基含巯基的聚丙烯酸、端基含巯基的聚甲基丙烯酸等，优选为端基含巯基的聚丙烯酸。

所述端基含巯基的羧酸聚合物的聚合度为100～1000，优选为500～1000。

所述端基含巯基的聚丙烯酸具体可通过下述方法制备得到：

将7.2g丙烯酸(AA)、26.3mg链转移剂(CTA，如：4-氰基-4-乙基三硫酯基戊酸)、3.2mg偶氮二异丁腈(AIBN)和5mL甲醇置于聚合管中，磁力搅拌混合均匀，使用氮气鼓泡15min除去反应体系中的氧气。鼓泡结束后，将上述聚合管放入在60℃的油浴中反应12h。通入氧气停止反应，使用乙醚沉淀洗涤三次获得纯化的聚丙烯酸。

所述碱性介质在所述混合悬浊液中的质量分数为0.1％～10.0％，优选为0.1％～5.0％，进一步优选为0.1％～2.0％，具体可为1.0％。

所述碱性介质选自如下至少一种：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡和氨水，优选为氢氧化钠。

所述浸渍的时间为3～24小时，具体为12～24小时。