[发明专利]一种基于3D打印的超疏水填料及其制备方法和在油水乳液分离中的应用

权利要求书

1.一种基于3D打印的超疏水填料，其特征在于：采用3D打印工艺形成填料主体结构，所述填料主体结构为圆环柱或者内部设置有隔板结构的圆环柱，且所述填料主体结构表面通过以下步骤进行超疏水修饰，

步骤1，将所述填料主体结构浸泡在刻蚀溶剂中30-120min后用无水乙醇冲洗数次，洗去残余刻蚀溶剂，得到刻蚀后的填料；

步骤2：将步骤1得到的刻蚀后的填料浸泡在黏附剂溶液中6-12h后用蒸馏水冲洗数次，洗去残余黏附剂，得到黏附剂修饰的填料，其中黏附剂溶液的浓度为1-5mg/mL；

步骤3：将步骤2得到的黏附剂修饰的填料浸泡在疏水纳米微球悬浮液中12-24h后用无水乙醇冲洗数次，洗去残余未修饰疏水纳米微球，经常温真空干燥后得到超疏水填料，其中疏水纳米微球悬浮液的浓度为0.5-5mg/mL。

2.根据权利要求1所述的超疏水填料，其特征在于：所述圆环柱的外径为10-20mm，壁厚为1-2mm，高度为10-20mm。

3.根据权利要求1或2所述的超疏水填料，其特征在于：所述的隔板结构包括相互垂直且数目相同的横隔板和纵隔板，所述横隔板和纵隔板的数目均为1-3块、厚度均为1-2mm，多个横隔板相互平行，多个纵隔板相互平行。

4.根据权利要求1或2所述的超疏水填料，其特征在于：所述的隔板结构包括三个相互外切的弧形隔板，所述弧形隔板所在圆的外径与所述圆环柱的外径之比为(1-2):1，所述弧形隔板的厚度为1-2mm。

5.根据权利要求1所述的超疏水填料，其特征在于：步骤1中所述的刻蚀溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、乙酸乙酯或四氢呋喃；步骤2中所述的黏附剂为多巴胺。

6.根据权利要求5所述的超疏水填料，其特征在于：步骤3中所述的疏水纳米微球为聚苯乙烯或二氧化硅纳米微球，粒径为50-500nm。

7.一种基于3D打印的超疏水填料的制备方法，其特征在于：按照如下步骤进行，

步骤1，采用3D打印工艺打印出填料主体结构；

步骤2，将所述填料主体结构浸泡在刻蚀溶剂中30-120min后用乙醇冲洗数次得到刻蚀后的填料，所述的刻蚀溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、乙酸乙酯或四氢呋喃；

步骤3：将步骤2得到的刻蚀后的填料浸泡在黏附剂溶液中6-12h后用蒸馏水冲洗数次得到黏附剂修饰的填料，其中黏附剂溶液的浓度为1-5mg/mL，所述的黏附剂为多巴胺；

步骤4：将步骤3得到的黏附剂修饰的填料浸泡在疏水纳米微球悬浮液中12-24h后用乙醇冲洗数次，经干燥后得到超疏水填料，所述的疏水纳米微球为聚苯乙烯或二氧化硅纳米微球，粒径为50-500nm，疏水纳米微球悬浮液的浓度为0.5-5mg/mL。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述的填料主体结构为圆环柱或者内部设置有隔板结构的圆环柱，所述圆环柱的外径为10-20mm，壁厚为1-2mm，高度为10-20mm，所述的隔板结构包括相互垂直且数目相同的横隔板和纵隔板，所述横隔板和纵隔板的数目均为1-3块、厚度均为1-2mm。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述的填料主体结构为圆环柱或者内部设置有隔板结构的圆环柱，所述圆环柱的外径为10-20mm，壁厚为1-2mm，高度为10-20mm，所述的隔板结构包括三个相互外切的弧形隔板，所述弧形隔板所在圆的外径与所述圆环柱的外径之比为1.5:1，所述弧形隔板的厚度为1-2mm。

10.一种如权利要求1所述的一种基于3D打印的超疏水填料在油水乳液分离中的应用，其特征在于：针对于正己烷与水的质量比为1:(19-49)的微米级正己烷乳液的分离，其分离效率为83.42％-96.18％，流通量为1.655kL·m^-2·h^-1-6.428kL·m^-2·h^-1。