[发明专利]多壁碳纳米管自修复膜及其在处理含油废水中的应用

说明书

本发明公开了多壁碳纳米管自修复膜及其在处理含油废水中的应用，膜的制备包括以下步骤：惰性气体下，将3‑氨基丙基（二乙氧基）甲基硅烷、八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷在碱液中反应，反应结束后加入酸，得到AP‑PDMS；将AP‑PDMS与2‑醛吡啶在溶剂中反应，得到Py‑PDMS；将钴盐溶液与Py‑PDMS溶液混合，得到混合液；然后将改性多壁碳纳米管膜浸入混合液中，再取出干燥，得到多壁碳纳米管自修复膜；将含油废水经过多壁碳纳米管自修复膜，完成含油废水的处理。本发明的薄膜有着较为优异的分离能力，适合在复杂的环境中实际应用。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及到一种具有自修复性的超疏水多壁碳纳米管膜材料的制备与应用，具体应用于含油废水油与水的分离。

背景技术

水污染是一个亟待解决的全球性问题，尤其是含油污水的污染。含油废水主要是由于生活污水和工业废水的排放以及原油的泄漏造成的。这些废水通常含有许多不相容的有机物，这些有机物难以降解并且对人类和环境极其危险。国内外许多专家正在研究含油污水的处理方法。传统的废水处理技术处理周期长，成本高，效果差，这些缺点限制了其发展。现有油水分离并不能满足实际生产生活的需要，如何处理相对稳定的油水混合乳液的分离成为了当务之急。

发明内容

本发明目的是制备出一种具有自修复性的超疏水碳膜材料，以实现其在污油处理及油水乳液分离方面得到广泛的应用，具体为多壁碳纳米管自修复膜及其制备方法与在处理含油废水中的应用。

为了达到上述目的，本发明具体技术方案如下：

一种多壁碳纳米管自修复膜，其制备方法包括以下步骤：

（1）惰性气体下，将3-氨基丙基（二乙氧基）甲基硅烷、八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷在溶剂与碱液中反应，反应结束后加入酸，得到AP-PDMS；

（2）将AP-PDMS与2-醛吡啶在溶剂中反应，得到Py-PDMS；

（3）将钴盐溶液与Py-PDMS溶液混合，得到混合液；然后将改性多壁碳纳米管膜浸入混合液中，再取出干燥，得到多壁碳纳米管自修复膜。

一种处理含油废水的方法，包括以下步骤：

（1）惰性气体下，将3-氨基丙基（二乙氧基）甲基硅烷、八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷在碱液中反应，反应结束后加入酸，得到AP-PDMS；

（2）将AP-PDMS与2-醛吡啶在溶剂中反应，得到Py-PDMS；

（3）将钴盐溶液与Py-PDMS溶液混合，得到混合液；然后将改性多壁碳纳米管膜浸入混合液中，再取出干燥，得到多壁碳纳米管自修复膜；

（4）将含油废水经过多壁碳纳米管自修复膜，完成含油废水的处理。

本发明中，所述改性多壁碳纳米管膜的制备方法为，将多壁碳纳米管膜浸入含有锌盐与咪唑盐的溶液中，静置后取出洗涤、干燥，得到改性多壁碳纳米管膜。优选的，含有锌盐与咪唑盐的溶液中，溶质为乙酸锌与2-甲基咪唑，溶剂为甲醇；乙酸锌、2-甲基咪唑、甲醇、多壁碳纳米管膜的用量比为178mg﹕263mg﹕40mL﹕1g；静置的时间为24小时，用甲醇洗涤，干燥为室温干燥24小时。优选的，多壁碳纳米管膜浸入含有锌盐与咪唑盐的溶液之前经过清洗、酸化；用水、丙酮依次清洗，用0.1M盐酸浸泡10分钟酸化。

本发明中，步骤（1）中，惰性气体为氩气；反应为在90℃反应3小时，然后除去小分子，再于90℃反应5小时；溶剂为DMSO，碱液为氢氧化钾水溶液，酸为乙酸；3-氨基丙基（二乙氧基）甲基硅烷、八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷、碱液、酸的用量比为1.5g﹕5g﹕1mL﹕0.14mL﹕70mg；优选的，氢氧化钾水溶液中，氢氧化钾的浓度为460～470mg/mL。优选的，加入酸后，减压处理，得到AP-PDMS。