[发明专利]超疏水超亲油过滤膜及其制备方法和使用

说明书

本发明涉及一种超疏水超亲油过滤膜，包括多孔网状基底，多孔网状基底的表面沉积有无定形碳薄膜，无定形碳薄膜的外侧修饰有二氧化硅，二氧化硅的表面修饰有疏水层。本发明还公开了其制备方法：烘烤多孔网状基底的表面，使其表面沉积无定形碳薄膜；采用气相沉积法使前驱体在催化剂的作用下发生水解反应，得到二氧化硅并使二氧化硅沉积到多孔网状基底的表面上；使用疏水处理剂处理多孔网状基底的表面。本发明还要求保护一种超疏水超亲油过滤膜的过滤方法：提供一流体输送管，流体输送管的侧壁采用超疏水超亲油过滤膜；将待分离的油水混合物从流体输送管的入口端通入并沿所述流体输送管流动；分别从流体输送管的下方和出口端收集分离后的油和水。

技术领域

本发明涉及油水材料分离领域，尤其涉及一种超疏水超亲油过滤膜及其制备方法和使用。

背景技术

随着工业含油废水排放、海洋水污染和频繁的油泄漏事件的增长，油水分离已经变成一个世界性的问题。传统的分离方法如重力分离、离心分离、电浮选以及吸收剂法虽能分离不混溶油水混合物，但存在着效率低、选择性差且不适用于油水乳液分离的缺点。基于聚合物的过滤薄膜能够进行乳液的分离，但存在着易降解、通量低、易堵塞等缺点。过滤式油水分离网或薄膜通常采用上下平膜分离的方法过滤分离油水混合物，由于水的密度通常大于油的密度，水层的积聚会阻碍油的渗透，影响分离效果。

目前，极端润湿性在油水分离领域引起了人们极大的兴趣，并且制备出超疏水-超亲油海绵以实现油水分离。其原理是将油在表面铺展且渗透过去，而水滴则成球状被阻挡在上面。这种表面具有特殊的性能，例如优异的吸收能力，快速的吸收动能和优异的循环利用性，因此可以高效、快速的进行油水分离。但由于超疏水-超亲油海绵吸油之后需要后处理释放吸收的油污，并对海绵进行清洗以便重复利用。这种释放和清洗过程通常需要能量的消耗，并且易造成二次污染。

综上所述，传统分离方法分离效率低、易造成二次污染，且不适合油水乳液的分离。而超疏水-超亲油聚合物海绵存在分离耗时长、挤压以及蒸馏油恢复花费大的问题。因此需要一种效率高、选择性高且稳定性好的油水分离技术来解决这个难题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种超疏水超亲油过滤膜及其制备方法和使用，本发明制备的超疏水-超亲油滤膜仅需一步就可实现油水的完全分离，不需要外力辅助也不需要后处理；本文提供的管式油水分离方法，彻底解决了现有超疏水-超亲油平膜上下过滤式分离技术中水层的积聚对油渗透的干扰。

在一方面，本发明提供了一种超疏水超亲油过滤膜，包括多孔网状基底，多孔网状基底的表面沉积有无定形碳薄膜，无定形碳薄膜的外侧修饰有二氧化硅，二氧化硅的表面修饰有疏水层。

进一步地，多孔网状基底为铜网、铁网或镍网。

进一步地，无定形碳为炭黑。

在另一方面，本发明还提供了一种上述超疏水超亲油过滤膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)烘烤多孔网状基底的表面，使其表面沉积无定形碳薄膜；

(2)采用气相沉积法使前驱体在催化剂的作用下，在500-700℃下发生水解反应，得到二氧化硅并使二氧化硅沉积到步骤(1)得到的多孔网状基底的表面上；

(3)采用气相沉积法，使用疏水处理剂处理步骤(2)得到的多孔网状基底的表面，得到超疏水超亲油过滤膜。

进一步地，在步骤(1)中，多孔网状基底为铜网、铁网或镍网。多孔网状基底具有微米级网孔。多孔网状基底的作用一是为了承载后续炭黑和二氧化硅的沉积；二是其金属材质具有优异的机械性能，能增强滤膜的机械强度和耐磨擦性；三是其具有的微米网孔结构，提供了微米级粗糙度，增强滤膜的疏水亲油性能。