[发明专利]一种紫外光照可控制超疏水-超亲水可逆转换的油水分离材料

说明书

本发明公开一种新型的紫外光照可控制超疏水‑超亲水可逆转换的油水分离材料。其特征在于，将SnO₂包覆的碳纤维布浸渍于一定浓度的正十八硫醇和乙醇混合溶液中，取出后在一定温度下干燥；利用正十八硫醇降低表面能，该材料兼备高分离效率和高循环稳定性的优点；紫外光照射1～3h后，材料的超疏水转变为超亲水性，同时保持超亲油性，然后将该超亲水、亲油材料放置于暗室中1天以上，材料会重新转变为超疏水性。特别是，借助机械泵等，该材料可应用于选择性、高效、快速油水分离装置，操作简单、成本低，易于规模化生产。

技术领域

本发明涉及一种油水分离材料，特别是紫外光照可控制超疏水-超亲水可逆转换的油水分离材料，在紫外光照控制和暗光条件下存放，该材料可在超疏水和超亲水之间进行多次转换。

背景技术

当前，海水的水体油类污染主要指来源于油船泄漏事故、海底采油及炼油厂、石油化工厂废水中的油类物质。油类污染物进入水体，其含量超过了水体的自净能力，会使水质的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低水体的使用价值和功能。油类物质在水体表面形成油膜，使得水体与大气隔绝，阻碍了氧气在水体中的溶解，导致了水中的含氧量降低，水生生物缺氧死亡，水质变黑变臭。传统的油污染处理方法包括焚烧、化学沉积、生物降解等，这些方法都具有成本高、效率低、易引发二次污染等缺点。

具有特殊浸润性的油水分离材料近年来引起了大量研究者的关注。构建合适的表面微纳结构以及化学组分是获得超疏水、超亲水、超疏油或者超亲油特性分离材料的有效方法。当材料同时具备超疏水和超亲油，就可实现对油水混合物的有效分离。然而，目前国际上报道的油水分离材料分离效率低下且功能单一，无法实现对超疏水-超亲水进行可逆转换的调控。

本发明提出一种新型的紫外光照可控制超疏水-超亲水可逆转换的油水分离材料。通过将SnO₂包覆的碳纤维布浸渍于一定浓度的正十八硫醇和乙醇混合溶液中，取出后在一定温度下干燥就可制得。利用紫外光照射可以调节SnO₂多孔膜的电子结构、表面结构，实现材料超疏水-超亲水可逆转变。通过正十八硫醇对材料表面进行化学组分处理，降低表面能。此外，利用脱水缩合的方式使膜层之间通过化学键结合，增强作用力，提高材料的稳定性和使用寿命。特别是，借助机械泵等，该材料可应用于选择性、高效、快速油水分离装置，操作简单、成本低，易于规模化生产。

发明内容

本发明的目的：该专利提出一种新型的紫外光照可控制超疏水-超亲水可逆转换的油水分离材料，该材料是通过正十八硫醇表面处理SnO₂包覆的碳纤维布而获得，兼备了高油水分离效率和高循环稳定性的优点，循环分离150次或者持续分离100h后，分离效率仍保持在97％以上；通过紫外光控制可以实现对材料超疏水-超亲水的可逆转变，同时保持超亲油性，从而对不同溶液进行选择性分离；操作简单、成本低，易于规模化，对设计和制备高效稳定油水分离装置具有重要意义。

本发明的技术方案是：将SnO₂包覆的碳纤维布浸渍于一定浓度的正十八硫醇和乙醇混合溶液中，取出后在一定温度下干燥。

作为最佳反应参数，正十八硫醇乙醇混合溶液是将一定量正十八硫醇溶于乙醇中，需要在室温下磁力搅拌2～3h，正十八硫醇在混合溶液中的最佳浓度为10～50mM。

作为最优条件，SnO₂包覆的碳纤维布在混合溶液中浸渍时间为0.5～5h，取出后在烘箱中60～80℃鼓风干燥2h以上。

作为最优条件，紫外光照射该材料1～3h后，超疏水转变为超亲水性，同时超亲油性保持；然后，将该超亲水、亲油材料放置于暗室中1天以上，材料会重新转变为超疏水性。

作为最优条件，紫外光照射的波长为365nm，功率为20～50mW/cm²。