[发明专利]一种超亲水、水下超疏油的聚丙烯腈基油水分离膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种超亲水、水下超疏油的聚丙烯腈基油水分离膜的制备方法；该方法以丙烯腈单体为主体原料，采用水相沉淀聚合方法合成聚丙烯腈基共聚物。选用结晶性稀释剂，结合热致相分离法构造表面具有微/纳结构，高通量的聚丙烯腈基微孔膜，通过简单的改性，接枝制备超亲水、水下超疏油的微孔膜，此工艺在合成和改性中避免了有机溶剂的使用。本发明所制备的油水分离膜具有高孔隙率、良好的抗压性能、永久的亲水性以及水下优异的疏油性，对油滴的粘附非常低，抗污染性能好，能够长期稳定的运行，只需借助重力或者较低的压力就能实现从油水混合物到水包油型油水乳液的高效分离。

技术领域

本发明属于油水分离膜制备技术领域，尤其是涉及一种超亲水、水下超疏油的聚丙烯腈基油水分离膜的制备方法。

背景技术

油水分离一直是困扰世界的难题。随着工业发展,海洋油污染、工业漏油事故频发，如何高效地进行油水分离成为亟待解决的问题。超浸润材料作为新兴智能材料,为解决油水分离问题提供了新思路。基于超浸润材料的油水分离材料主要分为两类：1)超疏水/超亲油材料；2)超亲水/超疏油材料。具有微纳米结构表面，结合材料表面的化学组成可以制备出超亲水、水下超疏油的分离膜材料，能够高效的实现油水分离。

现有的一种PVDF-g-SiO₂油水分离膜，其制备首先将季铵类有机强碱醇溶液滴加至PVDF醇溶液中，加热得到混合溶液；将上述混合溶液与高锰酸钾酸性水溶液混合进行氧化反应，得到改性PVDF。实验中需要使用多种溶剂，容易造成二次污染。

还有一种天然高分子/粘土自支撑油水分离膜，以自支撑膜是以天然高分子、亲水性聚合物单体、粘土为原料，通过光引发聚合的方法,制备厚度可控的复合膜；再通过具有均匀针阵列的特殊模具扎孔，得到高强度的复合自支撑油水分离膜。该方法需要通过紫外光照射，实验过程相对复杂。

现有的针对油水分离膜材料成本高，改性复杂，不便于大规模生产，改性过程需要使用大量有机溶剂，容易造成二次污染的问题。

这些材料尺寸小，结构复杂，因此制备方法往往都过于繁琐。目前面临的挑战是如何开发相对简单、可控、高效地制备各种人工设计的多尺度结构微纳米材料，采用更环保、简单的工艺制备出结构和性能稳定的油水分离材料迫在眉睫。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种超亲水、水下超疏油的聚丙烯腈基油水分离膜的制备方法，以廉价的聚丙烯腈单体为原料，采用水相沉淀聚合方法合成聚丙烯腈基共聚物，结合热致相分离法构造表面具有微/纳结构，高通量的聚丙烯腈基微孔膜，通过简单的改性，接枝就可以制备超亲水，水下超疏油的微孔膜，在合成和改性中避免有机溶剂的使用，制备微孔膜的过程中使用的结晶性稀释剂，可以通过萃取、结合膜分离技术可以回收，循环利用。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种超亲水、水下超疏油的聚丙烯腈基油水分离膜的制备方法，包括如下步骤，

1)将丙烯腈基二元共聚物或丙烯腈基三元共聚物与结晶性稀释剂混合，加热至120-160°，反应0.5-3.0h，然后静止脱泡，得到聚丙烯腈基共聚物铸膜液；

2)将步骤1)得到的聚丙烯腈基共聚物铸膜液固化成型，得到初生纤维膜；

可以将聚丙烯腈基共聚物铸膜液流延至压膜机、注入柱塞式纺丝机、单螺杆或双螺杆纺丝机中，在100～180℃条件下经挤压或者中空喷丝头后挤出、固化成型。

3)在去离子水中萃取步骤2)中制备得到的初生纤维膜中的结晶性稀释剂，即得到聚丙烯腈基微孔膜；优选的，微孔膜的孔径分布在0.05-0.9μ.；

采用TIPS法制备孔径分布在0.05-0.9μm，断面呈对称的双连通的树枝状或者海绵状结构，连通性好，孔隙率高的聚丙烯腈基平板和中空纤维微孔膜；