[发明专利]一种按需分离的润湿选择性油水分离膜的制备方法

说明书

本发明属于化工分离技术领域，涉及按需分离的润湿选择性油水分离膜的制备方法。包括：先将铝盐前驱体和pH调节剂混合为溶液，按每平方厘米多孔基底膜加8～12 mL的铝离子pH调节剂混合溶液，150～200℃水热反应12～24h，取出洗涤后真空干燥得具有分级结构的前驱体分离膜；经高温煅烧得具有分级结构的超亲水/水下超疏油分离膜；再加入月桂酸钠溶液中40～70℃改性反应5～9h，高温煅烧后再次获得具有分级结构的超亲水/水下超疏油分离膜；重复煅烧和表面改性，得到按需分离的润湿选择性膜。本发明制备工艺简单、成本低，利用不同条件下表面超亲水和超疏水特性，解决了传统油水分离膜选择性差、易污染和分离效率低等问题，在环保和化工等领域有应用价值。

技术领域

本发明属于化工分离技术领域，涉及油水分离膜，尤其涉及一种按需分离的润湿选择性油水分离膜的制备方法。

背景技术

随着工业化进程的推进，在原油的生产、运输、储存和应用中，频繁地发生溢油事故会造成严重影响环境和生态的问题；此外，越来越多的工业含油废水和不溶于水的有机溶剂的泄漏也对自然环境和人类健康造成威胁。因此，油水混合物实现有效的分离是迫切需要解决的问题之一。由于油水混合物类型的繁多，从制备过程、分离效率、成本效益和工业化需求等角度来考虑，开发出制备工艺简单、油水分离性能高、耐用并可大规模生产与使用的油水分离材料，是十分具有经济和社会意义的。常规的分离技术有重力、离心、吸附、浮选和化学方法等，与之相比，膜分离技术具有单级分离效率高，工艺简单，在室温下进行等优点。因此，需要根据膜表面特殊表面润湿性来选择合适的膜去解决实际的污染问题。

油水分离膜根据表面润湿性的不同，可分为“水去除”型和“油去除”型。其中，“油去除”型分离膜表面的疏水性和亲油性是很容易构筑的，可用于分离重油/水混合物或油包水乳液。然而，这种“油去除”型分离膜很容易受污染或被粘度大的油堵塞膜孔，因此，制备出具有防污性能优良、分离效率高、可再循环的新型油水分离膜材料是十分必要的。具有亲水性和疏油性的“水去除”型分离膜引起了研究者们的兴趣，油滴因被排斥在膜外不能被吸附，解决了膜孔堵塞和污染的问题，可以用来分离轻油/水混合物或水包油乳液。然而，事实上，这两种膜因其对立的润湿性不能同时对不同类型的油水混合物进行分离。所以通过一定的方法使得这两种润湿性在同种膜上体现，在不同条件下实现润湿性能的转变，进行按需分离是十分必要的。

Jenus膜、智能响应型膜和因材料固有的性质或化学处理等实现润湿性能转变的膜是几种常见的具有润湿选择性的膜类型。然而，在Jenus膜和智能响应型膜制备过程中，高分子或大分子有机物起着非常重要的作用，因此，其成本相对较高、不耐腐蚀、制备步骤复杂、表面因相对平坦而很难在膜表面形成粗糙的结构。相比之下，具有可逆润湿性的无机材料膜更具优势，比如简单且高效的制备方法、适应于更复杂的环境以及良好的化学稳定性。

因此，制备出具有润湿选择性的无机膜用于解决不同类型油污染问题是十分重要的。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是公开一种按需分离的润湿选择性油水分离膜的制备方法，所制得的膜材料通过构筑不同表面润湿性而可适用于不同类型油水混合物的分离，实现按需分离。

技术方案：

本发明以多孔网膜为基底膜，通过水热和煅烧过程在其上构筑多级结构的微纳米尺度的涂层，得到具有超亲水的涂层分离膜，适用于轻油/水混合物的分离，属于“水去除”型油水分离膜；利用月桂酸钠改性获得超疏水表面，可以适用于重油/水混合物的分离，属于“油去除”型油水分离膜。在此基础上通过高温处理过程使得分离膜表面由超疏水性再次转变回为超亲水和水下超疏油性，并且这种集成高温处理和表面改性的过程，可以在一定次数下循环进行，因其表面润湿性的选择性，实现了对不同类型油水混合物的按需分离。解决了现有的油水分离膜单一性和选择性差的缺点，扩大了油水分离膜材料的应用范围。

一种按需分离的润湿选择性油水分离膜的制备方法，具体制备步骤如下：