[发明专利]具有pH响应性的多级结构油水分离材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有pH响应性的多级结构油水分离材料及其制备方法，以苯胺为单体，全氟辛酸作为掺杂剂，过硫酸铵作为氧化剂，分别以聚酯筛网、多孔海绵、棉织物、棉花等为基材，采用原位化学氧化聚合法合成具有微/纳多级结构的聚苯胺复合材料，本发明在整体的织网结构上有着大量的微小交错的聚苯胺纤维。本发明以聚苯胺和海绵相互复合形成超疏水/超亲油性能的新型材料。采用苯胺原位化学氧化聚合法一步合成聚苯胺复合材料用于油水分离，合成工艺简单，原料易得；本发明具有普适性，可以应用在多种基材表面；此材料可以通过调控pH值进行油/水/油三相体系的油水分离，吸收水中的不同有机溶剂，并且在碱性溶剂中不需要借助外力即可将其排出。

技术领域

本发明涉及一种油水分离材料及其制备方法，尤其涉及一种具有pH响应性的多级结构油水分离材料及其制备方法，属于微/纳多级结构复合材料合成。

背景技术

随着海上石油开采需求不断提高，现代化工业迅速发展，油田泄露事件以及工业生产中有机物的不适当排放现象频频发生，对自然中的水资源和土壤造成严重的污染，破环生态系统平衡，甚至威胁到人类的健康，同时也浪费了能源。传统的油水分离技术如过滤、吸附、离心等方法成本高、分离效率低，传统的油水分离材料如活性炭、粘土等循环使用率低，分离效果差，残留率高。因此发展快速、高效的油水分离技术解决含油废水问题刻不容缓。

材料表面润湿性由其表面的化学成分和粗糙度决定，为了获得超疏水性，一方面是制备微/纳多级结构增加材料表面的粗糙度，另一方面是采用低表面自由能的物质来修饰固体表面。例如，“飞檐走壁”的壁虎，脚底有类似荷叶的微/纳双重结构，具有超疏水性；蚊子的眼睛具有超疏水性和防雾性能，这种超疏水性源于其眼睛的微米乳突和纳米单元复合结构，能使蚊子即使在潮湿的空气中也能视觉清晰，寻找猎物；河边的芦苇叶的超疏水性也是大自然的杰作，它表面有微型沟槽，呈周期性排列，在沟槽上有纳米凸起。与传统的油水分离技术相比，独特的微/纳多级结构复合材料可显著提高分离效率和速率。

目前，含油废水体系复杂，单一的超疏水-超亲油或者超亲水-超疏油材料无法满足当前油水混合物的分离。因此开发一种具有特殊浸润性界面智能响应型材料具有广泛的应用前景。到目前为止，研究者已开发出利用光、电、磁、热、CO₂等外界刺激实现疏水和亲水之间的转换。但其制备方法繁琐，分步构建表面粗糙度和低自由能使其操作复杂，重要的是很少有对油/水/油三相复杂体系进行油水分离的报道。中国专利CN106243271A公开了一种具有pH响应性酯类共聚物P的制备方法，将材料浸润在此种聚合物P和二氧化硅混合溶液中用于油水分离，但其聚合物P合成复杂，海绵需借助外力挤压才能排出已吸收的有机溶剂，拒油效果不佳。

发明内容

本发明的目的是为了而提供一种合成步骤简单，具有环境稳定性，分离效果好的具有pH响应性的多级结构油水分离材料及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种具有pH响应性的多级结构油水分离材料，由如下方法制备而成：

步骤一、将全氟辛酸配制成溶液，将苯胺单体加入到全氟辛酸溶液中，恒温搅拌混合均匀；

步骤二、基体的预处理：将基体用乙醇和去离子水反复清洗，干燥；

步骤三、将预处理后的基体浸入所述步骤一中的混合溶液中；

步骤四、将过硫酸铵配制成溶液，在保持搅拌的情况下将过硫酸铵溶液逐滴匀速的加入所述步骤一中的混合溶液中；

步骤五、硫酸铵溶液加入完毕后继续搅拌，然后停止搅拌，在恒温水浴中静置反应；

步骤六：反应完毕后将复合材料用无水乙醇洗至无色，放入真空干燥箱中干燥，得到具有pH响应性的多级结构油水分离材料。

本发明还包括这样一些特征：

1.所述基体为聚酯筛网、多孔海绵、棉织物或棉花；