[发明专利]一种高通量乳液分离材料的制备及应用

说明书

本发明公开了一种高通量乳液分离材料的制备及应用，先将特定浓度的金属离子与皮胶原纤维在高速搅拌作用下进行配位，随后，通过控制金属离子与有机配体的摩尔浓度比和反应时间使皮胶原纤维表面生长金属有机框架化合物筛分层，再用低表面能物质对获得的金属有机框架化合物修饰的皮胶原纤维进行表面疏水处理，从而制备得到高通量乳液分离材料。本发明所涉及的乳液分离材料因金属有机框架化合物的筛分作用和皮胶原纤维的毛细管作用可高通量分离多种表面活性剂稳定的微乳液和纳乳液。

技术领域

本发明涉及一种高通量乳液分离材料的制备及应用，属于材料技术领域。

背景技术

石化、轻工和钢铁等行业在生产过程中产生大量乳液废水，造成了巨大的环境压力（Putatunda S, Bhattacharya S, Sen D, Bhattacharjee C. A review on theapplication of different treatment processes for emulsified oily wastewater[J]. International Journal of Environmental Science and Technology, 2019, 16:2525-2536. Si Y F, Guo Z G. Superwetting materials of oil-water emulsionseparation[J]. Chemistry Letters, 2015, 44: 874-883.）。近年来，多孔筛分材料被广泛应用于乳液分离领域（Yang C, Han N, Han C Y, Wang M L, Zhang W X, Wang W J,Zhang Z X, Li W, Zhang X X. Design of a Janus F-TiO₂@PPS porous membrane withasymmetric wettability for switchable oil/water separation[J]. ACS AppliedMaterials Interfaces, 2019, 11: 22408-22418. Gao X F, Xu L P, Xue Z X, FengL, Peng J T, Wen Y Q, Wang S T, Zhang X J. Dual-scaled porous nitrocellulosemembranes with underwater superoleophobicity for highly efficient oil/waterseparation[J]. Advanced Materials, 2014, 26: 1771-1775.）。然而，目前开发的乳液分离材料存在筛分孔径分布不均一，孔隙率利用效率低的瓶颈问题，即过大的筛分孔不能起到乳液分离作用，而过小的筛分孔必然导致分离通量过低。

金属有机框架化合物（MOF）是通过金属离子与具有对称性结构的有机配体进行配位生长而形成的微孔晶体材料。由于MOF具有大小均一且规整的微孔结构（Yang Q H, XuQ, Jiang H L. Metal-organic frameworks meet metal nanoparticles: synergisticeffect for enhanced catalysis[J]. Chemical Society Reviews, 2017, 46: 4774-4808.），当其作为筛分层时，具有破乳效果好，孔隙率利用率高的优点，因而被视为理想的用于乳液分离的筛分材料。然而，MOF为微孔材料，其传质以内扩散为主，存在传质速率慢的动力学缺点，这不利于乳液分离时获得高分离通量。因此，MOF需通过与其他基材进行复合，才能改善其传质性能，获得高分离通量。然而，目前所报道的与MOF进行复合制备分离材料的基材主要起物理支撑作用，例如不锈钢筛网（Liu M M, Tie L, Li J, Hou Y Y, Guo ZG. Underoil superhydrophilic surfaces: water adsorption in metal-organicframeworks[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2018, 6, 1692-1699.），而不具备强化传质动力学，提高分离通量的功能。