[发明专利]基于蝴蝶翅膀防油污特性的仿生油水分离膜及制备方法和用途

说明书

一种基于蝴蝶翅膀防油污特性的仿生油水分离膜及制备方法和用途，本发明属于功能材料技术领域，本发明受蝴蝶翅膀防油污特性的启发，将微纳结构的形性协同机制应用于油水分离膜材料的制备过程中，以不锈钢网作为可支撑多孔基底，采用金属化学沉积及饱和脂肪酸交联修饰方法，得到了一种具有多尺度分级树状结构的纳米颗粒包覆的铜基多孔油水分离膜。本发明提供了一种成本低廉且操作简单的含油废水的分离方法。本发明所制备的仿生油水分离膜，其油水混合物通量更高，防油污性能更强，可重复使用，应用范围广。可用于工业含油废水的处理和海上泄露原油的回收。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，特别涉及具有高通量、防油污特性的油水分离膜的制备方法及用途。所制备仿生油水分离膜成本低廉，稳定性高，可重复使用，具备一定的大规模工业应用前景。

背景技术

近些年来，海上石油泄漏事故的频发以及工厂中含油污水的肆意排放，不仅造成了石化资源的巨大浪费，而且还给环境带来了巨大的不可挽回的危害。现有的油水分离膜材料各有所长，在控制制备成本、提高油水分离效率方面，取得了长足的进步。然而在同一材料同时实现油水混合物的高通量分离和防止油品造成的二次污染方面，仍然是该领域面对的一个重大挑战。新型高效油水分离膜材料和相关技术的开发已成为现代社会中亟待解决的重大问题之一。

本发明选取生活在马来西亚热带雨林中的红颈鸟翼凤蝶作为研究对象，通过研究发现，在蝴蝶翅膀表面的多尺度分级结构和多孔翅膜的协同作用下，蝴蝶翅膀能够有效的将油水混合物进行分离，此外，由于蝴蝶表面微纳结构及相关化学组分的存在，蝴蝶翅膀不会被油品二次污染，避免多孔翅膜被油品堵塞，进而影响油水分离的效率。将蝴蝶翅膀防油污机理应用于膜材料表面结构的构筑及相关化学修饰中，可以制备出具有防油污特性的高效油水分离膜材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于蝴蝶翅膀防油污特性的仿生油水分离膜，能够在保证高效油水分离的同时，防止油污的二次污染。

本发明的另一目的在于提供一种基于蝴蝶翅膀防油污特性的仿生油水分离膜的制备方法。

本发明的再一目的在于提供一种基于蝴蝶翅膀防油污特性的仿生油水分离膜的用途。

本发明受蝴蝶翅膀防油污特性的启发，将微纳结构的形性协同机制应用于油水分离膜材料的制备过程中，以不锈钢网作为可支撑多孔基底，采用金属化学沉积及饱和脂肪酸交联修饰方法，得到了一种具有多尺度分级树状结构的纳米颗粒包覆的铜基多孔油水分离膜。

所述的不锈钢网钢丝直径优选为60～65μm。所述的不锈钢网网孔孔径为130～150μm。所述的不锈钢网对水的静态接触角为38°，对油品的静态接触角接近0°。

本发明的一种基于蝴蝶翅膀防油污特性的仿生油水分离膜的制备方法，包括以下步骤：

1)、将边长为10cm的正方形不锈钢网浸没到浓度为1.5摩尔每升的氯化铜水溶液中，保持15秒钟，取出后用去离子水冲洗2～3分钟。

2)、将处理过的正方形不锈钢网置于干燥器中，温度设置为70℃，保持30分钟。

3)、将经过烘干处理的正方形不锈钢网浸没到浓度为0.1摩尔每升的硬脂酸或月桂酸溶液中，保持2～2.5小时，取出后用无水乙醇冲洗2～3分钟。

4)、将经饱和脂肪酸处理过的正方形不锈钢网置于鼓风干燥箱中，温度设置为100℃，保持1～1.5小时，得到仿生油水分离膜。

步骤1)中的氯化铜溶液处理后的正方形不锈钢网，钢丝线表面会生成多尺度分级树状结构，同时覆盖有一层铜基纳米球，并且纳米球表面具有波浪形次级结构。

步骤2)中的干燥器选为鼓风干燥箱。

步骤3)中的乙醇的体积浓度为75％。