[发明专利]一种用于油水分离的改性复合纤维膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于油水分离的改性复合纤维膜及其制备方法，将含PAN的溶液与含MOFs的溶液混合获得铸膜液，将铸膜液通过静电纺丝制得基膜；基膜通过干燥、利用氟硅烷蒸汽涂覆，即得纳米纤维膜；所述的铸膜液中，包含5‑12wt％的PAN，0.2‑1wt％的MOFs，87‑94.8wt％的极性溶剂；所述MOFs为NH₂‑UIO‑66(Zr)。本发明的制备方法操作简单，成膜性能好，MOFs材料在纤维中均匀分布，膜表面的水接触角为150.4°，达到了超疏水条件，所述复合纤维膜对硅油的吸附量达到了33.7g/g，仅在重力作用下分离二氯甲烷的油通量为2286L·m^‑2h^‑1，分离效率超过99.8％，经过十次循环后的油通量仍保持为1792L·m^‑2h^‑1，用于高效地油水分离。

技术领域

本发明涉及一种用于油水分离的改性复合纤维膜及其制备方法，属于疏水亲油型油水分离膜制备技术领域。

背景技术

随着工业的发展和人们生活水平的不断提高，大量的含油废水被排放到自然水体中，油的密度小于水的特质，使得其漂浮在水体表面，隔绝了水体与大气环境之间的氧气交换，导致水生动植物由于缺氧而死亡和腐烂，滋生大量的厌氧细菌，进一步消耗了水体中的氧气，形成一个恶性循环。也有一些微米的油滴在表面活性剂的存在下均匀分散在水中形成乳液，对环境质量造成了严重的危害。因此，开发新材料以减少含油废水对环境和人类的影响是该领域研究的重点。

目前用于油水分离的方法主要包括：吸附法、气浮法、膜分离法和化学试剂法等。与其他方法相比膜分离法的操作更加简单，经济实用，在处理后的水体中有更少的化学残留，而被更多地关注。油水分离膜主要包括：亲水疏油和疏水亲油型两种，顾名思义，亲水疏油型分离膜的截留目标是油，水可以自由通过，但其表面容易被污染而导致通量下降，疏水亲油型分离膜则对油有更高的亲和性能，不仅可以用于分离油水混合物，还可以作为一种油吸附剂使用。然而，油的种类、粘度和表面张力对油水分离性能有较大的影响，粘度和表面张力较大的油很难渗透膜表面，这是造成膜分离效率低下的主要原因，因此开发出对油滴亲和性高的膜材料具有较大的实用价值。

除了材料之外，粗糙的膜表面对于克服油滴的表面张力有积极作用，静电纺丝制备的纳米纤维膜由纤维堆叠而成，其粗糙的网状结构使其具备了油水分离的优势。常用的材料包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)和聚丙烯腈(PAN)等。这些膜材料作为吸附剂用于油水分离时，吸附容量不高，作为过滤膜分离时，通量不高，达不到油水分离实际应用的要求。

发明内容

为解决现有油水分离膜选择性差、去除率低、膜通量低等技术问题，本发明提供了一种用于油水分离的纳米纤维膜及其制备方法，旨在提升所得材料的疏水性、亲油性和油水分离效率。

本发明一种用于油水分离的纳米纤维膜的制备方法，包活如下步骤：将含PAN的溶液与含MOFs的溶液混合获得铸膜液，将铸膜液通过静电纺丝制得基膜；基膜通过干燥、利用氟硅烷蒸汽涂覆，即得纳米纤维膜；

所述的铸膜液中，包含5-12wt％的PAN，0.2-1wt％的MOFs，87-94.8wt％的极性溶剂；

所述MOFs为NH₂-UIO-66(Zr)。