[发明专利]一种快速构筑超疏水/超亲油的油水分离材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于功能材料技术领域，公开了一种快速构筑超疏水/超亲油的油水分离材料及其制备方法和应用。该方法是以耐高温网作为基底，采用蜡烛烟灰作沉积处理，在其表面沉积烟灰层，将其置于含硅化合物挥发的密闭环境中进行气相沉积，再用含硅化合物作气相沉积处理，在烟灰层表面沉积二氧化硅层；然后在500～1500℃进行煅烧将烟灰颗粒除去，从而得到超疏水/超亲油的耐高温材料。本发明制备工艺简便，原料易得，所述分离材料可用于盐、酸、碱体系的油水分离，且水通量大，分离速度快，油水分离效果好，可多次重复使用，易于清洗保存。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，更具体地，涉及一种快速构筑超疏水/超亲油的油水分离材料及其制备方法和应用。

背景技术

溢油和工业排放有机溶剂给社会带来了严重的环境问题，已经引起了人们的广泛关注。开发有效的油水混合物分离策略，不仅对于学术研究，而且对于环境、经济和社会的可持续发展都具有重要意义。自2004年以来，超疏水/超亲油网状膜被制备并应用于油水分离，如棉织物、铜/不锈钢网、和各种聚合物基膜都被设计出来，以实现油水的有效分离。例如，用TiO₂、ZnO和其他无机化合物构建的微/纳米结构进行装饰，然后用含氟试剂等低表面能材料进行改性，制成了超疏水/超亲油棉织物。这些超疏水/超亲油棉织物有效地将各种油与水的混合物分离开来。然而，由于制备步骤繁琐复杂，使用昂贵甚至有毒的含氟试剂，抗油性和有机溶剂污染能力差，这些材料并不适用于实际应用。

此外，许多超疏水/超亲油材料对50℃或更高的热水表现出较低的排斥性。最近有报道称，蜡烛烟灰和硅化超疏水/超亲油网可以抵挡92℃的热水，这种网格对一系列油/水混合物也表现出了很高的分离效率。因此，亟需一种基于烟灰和硅化物涂层的耐高温的超疏水/超亲油的油水分离材料的制备和应用。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，提供一种快速构筑超疏水/超亲油的油水分离材料的制备方法。该方法成本低廉、简单便捷。可在任意耐高温网上，快速构筑超疏水/超亲油的油水分离材料。

本发明的另一目的在于提供上述方法制得的油水分离材料。

本发明的再一目的在于提供上述油水分离材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种快速构筑超疏水/超亲油的油水分离材料的制备方法，包括如下具体步骤：

S1.将耐高温网置于蜡烛火焰上方，在其表面沉积烟灰层，将其置于含硅化合物挥发的密闭环境中进行气相沉积，制得在烟灰层的外表面沉积二氧化硅层的耐高温网；

S2.将步骤S1所得耐高温网500～1500℃进行煅烧，除去烟灰颗粒，得到含二氧化硅外壳层的耐高温网；

S3.将含二氧化硅外壳层的耐高温网用有机硅进行疏水修饰，得到超疏水/超亲油的油水分离材料。

优选地，步骤S1中所述的耐高温网为不锈钢网、镍网或无孔陶瓷过滤网。

优选地，所述的耐高温网的孔径为80～150目；所述的耐高温网的尺寸为(30～50)mm×(30～50)mm，厚度为10～12μm。

优选地，步骤S1中所述烟灰层的厚度为110nm～60μm。

优选地，步骤S2中所述的含硅化合物为氯化硅或/和二氧化硅。

优选地，步骤S1中所述的化学气相沉积的时间为2～12h。

优选地，步骤S2中所述煅烧的时间为2～5h。

优选地，步骤S3中所述的有机硅是为聚二甲基硅氧烷。

一种油水分离材料，所述油水分离材料是由所述的方法制备得到。