[发明专利]一种基于复合Janus微球的油水微乳液分离方法

说明书

本发明公开一种基于复合Janus微球的油水微乳液分离方法，该方法以不同结构和不同化学组成的聚合物Janus微球为基体材料，通过静电相互作用在微球表面吸附磁性纳米粒子，得到具有磁响应性的复合Janus微球；该复合Janus微球与油水乳液混合搅拌；实现油水乳液的破乳、分层；分层后施加磁场实现高效、快速的油水分离。本发明的复合Janus微球在油水界面充当粒子表面活性剂，实现油水乳液的破乳、分层；通过施加磁场可实现油水的高效、快速的分离。本发明的油水微乳液分离方法简单、过程迅速、条件易控；适用于不同种类、大面积油所形成油水的高效分离。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域；更具体地，涉及一种基于复合Janus微球的油水微乳液分离方法。

背景技术

近年来，随着工业上和生活中含油污水的大量排放，以及海上原油泄漏事故的频繁发生，使得油污染已成为全球面临的一个重要问题。因此，发展高效、快速的油水分离方法，已成为世界各国科学家们重点研究的课题。

传统的油水分离方法包括：重力法，离心法，絮凝法，气浮法，微生物法等。然而，这些传统的方法存在分离效率低、能耗高等问题，因此研究者们致力于开发更加高效、廉价的油水分离方法。目前，用于油水分离的材料主要是过滤型材料和吸附型材料。过滤型材料主要包括超亲水或超疏水的滤膜，这些滤膜能够让水或油高效、选择性通过，从而实现高效的油水分离。然而，将大量的油水混合物收集起来并过滤是很难的，特别是在像处理海上原油泄漏事故导致的大面积油污染的情况下。除油型材料主要包括吸油材料，这些材料由于具有超亲油的性质，能够吸收大量的油，从而将油从水中分离。然而，由于其所具有的超亲油的性质，导致被吸收的油难以从吸油材料中除去，从而使其循环再利用的次数受到限制；此外，吸油材料被使用后，往往被废弃或者焚烧，容易造成二次污染。因此，发展新型的简易、快速、高效的油水分离方法仍然是人们关注的重点，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种基于复合Janus微球的油水微乳液分离方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于复合Janus微球的油水微乳液分离方法，该方法包括如下步骤：

1)将Janus微球分散在分散剂中，得Janus微球分散液；

2)将磁性纳米粒子分散在分散剂中，得磁性纳米粒子分散液；

3)将Janus微球分散液和磁性纳米粒子分散液混合搅拌，得悬浮液；将所述悬浮液进行离心分离，得固体沉淀物；将所述固体沉淀物进行洗涤、离心和真空干燥，得复合Janus微球；

4)将所述复合Janus微球分散在水中，得复合Janus微球分散液；

5)将油和水混合超声，得油水乳液；

6)将所述复合Janus微球分散液和油水乳液混合并搅拌，然后静置分层；分层后施加磁场，实现油水分离。

进一步，步骤3)中，所述Janus微球分散液和磁性纳米粒子分散液的体积比为0.1:1-10:1。

进一步，所述Janus微球的形状为面包形、半球形、月牙形或碗形；Janus微球的粒径为400nm-20μm。

本发明粒径在400nm-20μm的Janus微球能有效地在油水界面充当粒子表面活性剂，实现油水乳液的破乳、分层。

进一步，所述Janus微球是外表面亲水且带电、内表面疏水且不带电的聚合物；

所述Janus微球外表面的组成为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚异丙基丙烯酰胺、聚衣康酸、聚衣康酸酐、聚马来酸、聚马来酸酐、聚N，N-亚甲基双丙烯酰胺、聚3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠盐、聚乙烯基磺酸钠、聚苯乙烯磺酸钠或聚-(丙烯酰氧)丙酸；