[发明专利]一种由蜡烛灰辅助的超疏水超亲油油水分离网膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于有机-无机杂化纳米功能材料技术领域，涉及一种油水分离膜，特别是涉及一种由蜡烛灰辅助的超疏水超亲油油水分离网膜及其制备方法和应用。

背景技术

据报道，每年大概会有32亿立方吨的油进入到水体中，形成含油污水，造成约38400000平方千米的油膜覆盖，海洋生态系统遭到持续破坏，同时浪费了宝贵的石油资源，也直接影响着人类健康和生态环境。目前针对含油废水常用的处理方法包括围栏阻隔和用常见的棉毛等天然材料进行补救，这都会造成石油的二次污染和更多资源浪费。即使化学分解剂和生物降解类处理手段也存在技术耗用高、效率低等问题，因而新型污水处理技术是亟需研究的问题。油水分离是通过网膜或吸油材料等分离材料将油水两相分离的过程，如果将油水分离材料应用在海洋油污处理上，将石油基液体充分与海水分离并回收，势必起到事半功倍的效果；在工业生产方面，油水分离材料能够发挥作用的空间也同样不容小视，包括其有望应用于石油库油水分离井、高聚物聚合乳化废液处理等一系列当前社会难以解决的生产问题。

传统的油水分离技术也存在着许多问题，包括分离速率慢、效率低、循环利用率低、成本高，使其应用受到限制。而具有特殊浸润性的油水分离网膜具有高分离效率、分离速率高、二次污染小、循环利用率高、可操作性好及耗用低等优点，逐渐成为现在油水分离技术研究领域的热点。在具有特殊浸润性的油水分离材料中，材料的亲疏性在油水分离过程中发挥着关键作用。通过改变固体表面粗糙程度以及通过修饰特定的化学基团改变其表面能，是制备超疏网膜的一般思路。

发明内容

本发明提供了一种由蜡烛灰辅助的超疏水超亲油油水分离网膜及其制备方法和应用，将蜡烛灰直接沉积在电沉积粗糙化后的铜网表面，通过调节沉积时间得到超疏水超亲油油水分离网膜。这种网膜在空气中由于粗糙结构截留的空气和沉积得到的碳纳米粒子的疏水性，表现出超疏水性和超亲油性，能够有效地分离油水混合物。当油水混合物通过这种网膜时，在重力作用下油会迅速通过网膜而水则被截留在网膜上，从而达到油水分离的效果。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提供了一种由蜡烛灰辅助的超疏水超亲油油水分离网膜的制备方法，它包括以下步骤：

（1）对铜网进行预处理：将铜网依次用丙酮、无水乙醇和去离子水进行超声清洗，取出，压缩氮气吹干；

（2）配制电解质溶液：配制由0.01-0.5mol/L的无水硫酸钠和0.01-0.5mol/L的二水合氯化铜组成的电解质溶液；

（3）利用两电极体系进行电沉积：以预处理后的铜网作阴极，铂片电极作阳极，将预处理后的铜网置于所述电解质溶液中，进行电沉积在铜网上得到纳米铜，

（4）将电沉积后的铜网取出，大量去离子水冲洗，压缩氮气吹干；

（5）蜡烛灰沉积：将冲洗后的铜网置于燃烧的蜡烛火焰上方进行蜡烛灰沉积，自然冷却，得到表面具有碳纳米粒子的超疏水超亲油油水分离网膜。

对上述技术方案的进一步改进：所述铜网为100-400目的黄铜铜网或紫铜铜网。

对上述技术方案的进一步改进：所述步骤（1）预处理过程中用丙酮、无水乙醇和去离子水依次分别超声清洗3-15分钟。

对上述技术方案的进一步改进：所述步骤（1）预处理中超声清洗的频率在20-60KHz，功率范围为20-120W。

对上述技术方案的进一步改进：所述步骤（3）中电沉积是在0.1-1.0V恒电压条件下、20-50℃温度下沉积5-10分钟，得到的纳米铜粒径在20-200nm。

对上述技术方案的进一步改进：所述步骤（5）中将电沉积后的铜网置于燃烧的蜡烛火焰上方1-4厘米处进行蜡烛灰沉积1-10分钟。

本发明还提供了所述制备方法制得的超疏水超亲油油水分离网膜。

对上述技术方案的进一步改进：所述油水分离网膜表面形成粒径在20-50nm的碳纳米粒子，在空气中对水的接触角大于150°，对油的接触角小于5°。

本发明还提供了所述的超疏水超亲油油水分离网膜在分离油水混合物中的应用。

对上述技术方案的进一步改进：所述油水分离网膜用于分离海洋油污和化工污水分离。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和技术效果：

1、制备过程简单，易操作，成本低，所用组分容易获得，设备要求极低。容易实现工业化生产。

2、最终产品性质稳定，在室内环境即可长时间保存。

3、制备全过程涉及的组分和方法均无毒无害，非常环保。