[发明专利]一种用于分离乳化油的不锈钢纤维毡及其改性方法和应用

说明书

本发明涉及一种用于分离乳化油的不锈钢纤维毡及其改性方法和应用。采用化学刻蚀‑湿化学复合法，首先将待处理的金属纤维毡除油去氧化皮后，放入FeCl3和HCl的混合水溶液中，并加入一定量的无水乙醇以降低表面张力，先超声震荡，再在室温下刻蚀一段时间。随后，采用湿化学法生长ZnO纳米椎结构。分离前，用油或水预润湿得到超疏水超亲油或超疏油超亲水纤维毡，可以实现油包水型或水包油型乳化油的高效分离。本发明制备的金属纤维毡孔径细小、超浸润性好、与基底结合牢固等特点，在乳化油的分离中具有重大应用前景。并且该方法具有设备及工艺简单、易操作、成本低和适合工业化生产等优点。

技术领域

本发明涉及一种用于分离乳化油的金属纤维毡改性方法。

背景技术

近年来，我国石油开采进入中后期，采出油含水率越来越高，原油脱水以及污水处理越来越困难。另外，频繁发生的石油泄漏事故、机械冶金制造业、汽轮机润滑系统以及餐饮行业等的废水处理，对生态环境造成极大危害，因此油水分离技术成为世界范围内的一项挑战。这些含油废水由于表面活性剂的存在，油的存在形式大多以乳化油为主，油滴粒径极小，一般在10μm以下，且形成的乳化液较稳定，难以分离。传统的分离方法，例如重力分离法、离心法、聚结分离等无法分离乳化油，并且分离效率低能源消耗大。膜分离法是近20年来迅速发展起来的一项技术，利用它的选择性分离可以实现混合液中不同组分的分离、纯化和浓缩，然而这种膜易被污染，耐久性差，不能连续分离，并且超滤膜的分离通量低，从而限制了它的大规模应用。因此，选择一种机械强度大、孔隙率高、孔径细小、分离效率高的过滤分离材料成为乳化油分离领域必须首先突破的难题。

2013年，江雷研究组报道了一种可以取代聚合物膜的超快分离乳化油的材料——超薄单壁碳纳米管网络薄膜，这种材料可以通过调节自身几十纳米的厚度来分离油滴粒径为微米至纳米级的乳化油。然而用机械强度更稳定的三维多孔金属材料分离乳化油的报道几乎没有。

发明内容

本发明提供了一种用于分离乳化油的金属纤维毡改性方法，所用基底具有高孔隙率、高比表面积，同时具有良好机械性能，并且该方法简单易操作、成本低、易于规模化生产。

本发明采用如下技术方案：一种用于分离乳化油的金属纤维毡，将洁净的金属纤维毡先使用FeCl3和HCl混合刻蚀水溶液刻蚀，再采用湿化学法，将金属纤维毡倒置悬浮于ZnO生长液中在金属纤维毡表面构建ZnO纳米锥结构，得到用于分离乳化油的金属纤维毡；所述的ZnO生长液是加有表面活性剂的含有2mol/L KOH和0.25mol/L Zn(NO3)2溶液。

所述的表面活性剂为聚氧化乙基胺、十二烷基硫酸钠、Tween 20、Span 80或氟碳表面活性剂中的任一种或多种混合使用，用量为0.01～1wt.％。

所述的不锈钢纤维毡的孔径为5～20μm。

所述的混合刻蚀水溶液中，FeCl3浓度为0.1～0.3g/mL，HCl浓度为10～30vol％。

基于所述的用于分离乳化油的金属纤维毡的改性方法，步骤为：

(1)前处理：依次采用乙醇、丙酮、稀酸清洗不锈钢纤维毡去除表面油污和氧化皮，最后去离子水洗净、烘干备用；

(2)预粗糙化：将金属纤维毡放入FeCl3和HCl混合刻蚀水溶液中，再加入无水乙醇，超声处理后，静置刻蚀；

(3)骨架表面纳米结构构建：采用湿化学法，将金属纤维毡倒置悬浮于ZnO生长液中，水浴，磁子搅拌或超声条件下，生长充分后取出，洗净、吹干在骨架表面获得ZnO 纳米椎结构，获得用于分离乳化油的金属纤维毡。