[发明专利]一种仿生油水分离铜网的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超疏水超亲油的油水分离铜网的制备方法，特别涉及一种采用电化学沉积法制备仿生油水分离铜网的方法。

背景技术

在过去的几年，全世界溢油事故不断发生，同时大量工业含油废水直接排放到环境中，对大气和土壤造成污染，也严重危害人类健康。油水分离已成为一个严峻的挑战，引起海内外广泛关注。目前，油污水处理方法主要分为：膜分离法、撇油器法、离心分离法、生物氧化法、重力分离法、磁选法、浮选法、吸附法和化学法。然而，大多数处理方法存在设备昂贵、处理步骤复杂、处理时间长及对环境造成再生污染等问题。膜分离法虽然处理油水分离过程简单、高效且方法应用广泛，但在实际应用中易受污染、不易清洗、运行费用高等问题。为此，研究者们致力于研制新型膜材料，如超疏水膜、超疏油膜、超疏水超亲油膜等以克服上述问题。

在油水分离过程中使用具有特殊润湿性的选择性透过材料可使油选择性地透过网格而将水排斥，轻松解决油水分离问题。在自然界中，许多植物和昆虫表现出优异的超疏水性，如荷叶、玫瑰花瓣、万寿菊花瓣、稻叶、水黾、蝴蝶翅膀和蚊子眼睛等。受到上述动植物疏水特性的启发，可以在普通金属材料表面制备超疏水试样，并将其应用于实际工程中。

人们已尝试使用多种方法制备超疏水和超亲油特性的铜网，如化学刻蚀，电化学沉积法，电纺丝法，溶胶凝胶法，CVD法等。其中，电化学沉积法是通过电化学途径在材料表面形成微纳米尺度双层分级结构的过程，此方法简便、快速、成本低廉且易实现。而在铜网上制备出具有微纳米分级结构的超疏水超亲油表面，并实现高效的油水分离目标，这是一种新的尝试，对目前油污水处理技术的发展意义重大。

发明内容

本发明的目的就在于，提供一种采用电化学沉积法制备仿生油水分离铜网的方法，所制铜网具有微纳米分级结构，表面疏水性显著提高，可以实现高效的油水分离。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明仿照水黾、荷叶、玫瑰花和水稻等动植物体中超疏水性微观结构的特征，采用电沉积方法，在铜网上制备出类似天然植物叶的微纳米尺度双层分级结构的表面，改善了铜网的表面性能，使其具有超疏水超亲油特性。

一种仿生油水分离铜网的制备方法，包括以下步骤：

A、对铜网进行预处理：将铜网依次放置于稀盐酸、丙酮和蒸馏水中超声波清洗，除去表面的氧化膜和污垢；

B、电化学沉积：将清洗后的铜网浸入电镀液中进行电解，所述电镀液由0.12-0.18mol/L硫酸铜和0.1-0.3mol/L硫酸组成，电镀液体积为150-250ml，室温下，以铜板作为阳极，铜网作为阴极对铜网电镀进行，电压为3.5-4.5V，电镀时间为100-400s，置换反应完成后，在铜网表面形成微观结构为仿生乳突体，即在铜网基底上形成仿生微纳米尺度双层分级结构表面；

C、表面修饰：电镀完成后将具有微纳米双层分级结构的铜网浸泡到含有1.5×10^-3mol/L月桂酸的乙醇溶液中，10h后取出，在保护气氛下干燥，便得到具有超疏水超亲油特性的铜网。

本发明的有益效果为：仿生油水分离铜网制备方法其操作简单、实验参数可控且成本低廉，此方法可用于制造油水分离材料，该材料具有超疏水超亲油性，良好的机械稳定性和重复利用性质。

附图说明

图1为本发明的采用电化学沉积法制备仿生油水分离铜网方法的过程示意图。

图2为本发明在电压4.0V，不同电镀时间下所发明的仿生油水分离铜网电沉积表面的SEM图。

图2a为本发明的仿生油水分离铜网电沉积表面的SEM图，其中，电镀时间为0s。

图2b为本发明的仿生油水分离铜网电沉积表面的SEM图，其中，电镀时间为100s。

图2c为本发明的仿生油水分离铜网电沉积表面的SEM图，其中，电镀时间为150s。

图2d为本发明的仿生油水分离铜网电沉积表面的SEM图，其中，电镀时间为250s。

图2e为本发明的仿生油水分离铜网电沉积表面的SEM图，其中，电镀时间为300s。

图2f为本发明的仿生油水分离铜网电沉积表面的SEM图，其中，电镀时间为400s。

图3为本发明不同电化学沉积时间制得表面的接触角，其中，电沉积电压为4V，电镀时间分别为100s，150s，200s，250s，300s，350s和400s。

图中，1.直流电源2.铜板(阳极)3.烧杯4.电镀液5.搅拌器6.铜网(阴极)。

具体实施方式