[发明专利]一种高通量pH响应的油水分离膜的制备方法

权利要求书

1.高通量pH响应的油水分离膜的制备方法，其特征是包括如下工艺步骤：

(1)合成聚酰胺酸(PAA)；

(2)电纺PAA纳米纤维膜以及亚胺化为聚酰亚胺(PI)膜；

(3)制备pH响应性的二氧化硅纳米粒子(SNPs)/DA-TiO₂溶胶；

(4)SNPs/DA-TiO₂改性PI纳米纤维膜；

(5)接触角实验表征SNPs/DA-TiO₂/PI纳米纤维膜的pH响应性；

(6)油水分离实验。

2.根据权利要求1所述的高通量pH响应的油水分离膜的制备方法，其特征是所述的步骤(1)合成聚酰胺酸(PAA)；在装有机械搅拌器、温度计、氮气导出入管的干燥四口烧瓶中加入联苯四甲酸二酐(BPDA)和对苯二胺(PDA)分别2.9422和1.0814g(摩尔比1∶1)，混合均匀；在强烈的机械搅拌下，加入DMAc 40ml，在-15℃-5℃下反应24h小时后，随后结束反应，得到聚酰胺酸。

3.根据权利要求1所述的高通量pH响应的油水分离膜的制备方法，其特征是所述的步骤(2)PAA纳米纤维膜的制备以及亚胺化为聚酰亚胺(PI)膜：用1-5％(wt)PAA的DMAc溶液，在电压为30Kv(+20，-10KV)的高压静电场中纺丝，注射器针尖到飞轮的接收距离为10-15cm，飞轮的转速为1000-2000转/min，电纺的速度为0.5-1ml/h，纺丝成PAA纳米纤维膜。将电纺好的PAA纳米纤维膜按照程序升温150℃/1h，200℃/1h，250℃/1h，300℃/1h，350℃/30min的方法在管式炉中进行亚胺化得到PI膜；之后用深圳新三思的万能材料试验机(CMT-8500型)对PI膜的应力-应变在室温下 进行测试。

4.根据权利要求1所述的高通量pH响应的油水分离膜的制备方法，其特征是所述的步骤(3)制备pH响应性的二氧化硅纳米粒子(SNPs)/DA-TiO₂溶胶：0.3g钛酸四乙酯Ti(OBu)₄溶于2.5ml乙醇中，然后将此溶液加入到含有0.18g癸酸的10ml乙醇溶液中，剧烈搅拌。向混合液中加入20μL0.1ml/L的HCL水溶液和150μL的水。在室温下剧烈搅拌10-30min，得到二氧化钛溶胶，向TiO₂溶胶中加入含有1wt％的二氧化硅纳米粒子的乙醇溶液，搅拌30min，得到pH响应性的SNPs/DA-TiO₂溶胶。

5.根据权利要求1所述的高通量pH响应的油水分离膜的制备方法，其特征是所述的步骤(4)SNPs/DA-TiO₂改性PI纳米纤维膜的制备方法为：将PI纳米纤维膜浸泡到SNPs/DA-TiO₂溶液中5min，取出在室温下干燥2h，之后进一步在60℃干燥10min，然后120℃固化3h。得到SNPs/DA-TiO₂/PI膜。

6.根据权利要求1所述的高通量pH响应的油水分离膜的制备方法，其特征是所述的步骤(5)接触角实验表征SNPs/DA-TiO₂/PI纳米纤维膜的pH响应性：分别取pH＝6.5，pH＝12的水，正己烷和二氯甲烷利用接触角测量仪水在SNPs/DA-TiO₂/PI膜表面和水下正己烷和二氯甲烷的接触角。

7.根据权利要求1所述的高通量pH响应的油水分离膜的制备方法，其特征是所述的步骤(6)油水分离实验：

1)分别量取10ml的二氯甲烷和pH＝6.5的水，水用亚甲基蓝染色，油(二氯甲烷)用油红染色，进行混合。SNPs/DA-TiO₂/PI 功能纤维膜被固定在两个玻璃管之间。然后，将混合溶液倒入上面的玻璃管内，进行油水分离。红色的油迅速的渗透SNPs/DA-TiO₂/PI纤维膜，流到下面的烧杯中，而蓝色的水仍然留在上层的玻璃管内，并记录油水完全分离开的时间，以及测量分离前和分离后水的体积，计算流量和分离效率。

2)分别量取10ml的己烷和pH＝12的水，水用亚甲基蓝染色，油(己烷)用油红染色，进行混合。SNPs/DA-TiO₂/PI功能纤维膜被固定在两个玻璃管之间。然后，将混合溶液倒入上面的玻璃管内，进行油水分离。蓝色的水慢慢的渗透SNPs/DA-TiO₂/PI纤维膜，流到下面的烧杯中，而红色的油仍然留在上层的玻璃管内，并记录油水完全分离开的时间，以及测量分离前和分离后水的体积，计算流量和分离效率。

3)分别选择不同的油和水(pH＝6.5)混合物(二氯甲烷-水、溴苯-水、四氯化碳-水、三氯甲烷-水和1，2-二氯乙烷-水)20ml(1/1(V/V))，按照1)进行油水分离实验。

4)分别选择不同的油和水(pH＝12)混合物(石油醚-水、己烷-水)20ml(1/1(V/V))，按照2)进行油水分离实验。

5)分别电纺不同厚度的PAA膜并亚胺化得到PI膜，再经过SNPs/DA-TiO₂溶液改性得到不同厚度SNPs/DA-TiO₂/PI纤维膜。并按1、2)进行油水分离实验。

4)选择SNPs/DA-TiO₂/PI纤维膜，并按1、2)进行多次油水分离。