[发明专利]一种油水分离金属网膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种油水分离金属网膜及其制备方法，该金属网膜可用于油包水型乳状液的分离。本发明中以金属网为基材构建一种超疏水超亲油的特殊浸润性过滤金属网，并在网上表面附着破乳剂，可用于高表面活性剂含量的油包水型乳状液的快速破乳和分离，油水分离效率达96％以上。本发明所制备金属网膜工艺简单，反应条件温和，耐高温，而且能重复使用，无含氟物质，属于环境友好型材料。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种油水分离金属网膜及其制备方法和应用。

背景技术

石油开采过程中，随着表面活性剂、聚合物驱油等三次采油的进行，原油中的沥青质、胶质等活性物质以及人为引入的表面活性物质的乳化，使采出的原油大部分以乳状液形式存在。同样，在工业生产或生活产生的废液中，在混合了各种的生活化学剂或工业添加剂后也是以乳液的形式存在。

乳状液是一种多相分散体系，一种液体以极小液滴状态分散于另一种液体中形成的非均相液体分散体系。根据连续相和分散相不同，一般分成油包水型乳状液、水包油型乳状液和多重乳状液。油包水型乳液连续相为油相，分散相为水溶液。目前，针对油包水型乳液破乳的主要方法有化学法破乳、生物法破乳和无机微孔膜法破乳。化学法破乳(李颖楠等，《新型破乳剂的制备与性能评价》，广州化工，第47卷第15期)主要是添加破乳剂，破乳剂进入油水界面，顶替原界面的天然活性物质，在热能或机械能作用下，油包水乳状液逐渐被破坏，水滴聚结长大，从而实现油水分离。我国新类型破乳剂进展缓慢，现有的药剂生产质量不够高，而且在油中存在残留、不能重复使用等问题。生物法破乳是加入微生物实现破乳，利用微生物代谢进行破乳，但耗时长(朱原原，《含聚原油乳状液生物破乳剂研究》，东北石油大学，硕士论文)。微孔膜法破乳是膜的孔径与乳状液粒子的粒径相当，乳状液粒子通过孔径时受到挤压变形，或者提高与孔壁有效碰撞的机会，从而达到分离效果。膜分离最大的优点是分离效率高，但需要外加能量，而且及易被污染(中国专利CN210885656U)。

发明内容

针对以上油包水型乳液分离存在的问题，本发明以不锈钢金属网为基材，结合贻贝仿生化学和Stober法，构建一种油水分离金属网膜，该金属网膜为一种超疏水超亲油的特殊浸润性过滤金属网，并在网上表面附着一定比例的破乳剂。利用附着的破乳剂，破坏乳状液界面，从而达到破乳的效果，同时利用金属网的特殊浸润性特点，无需外加能量，仅靠油水两项驱动力差，在破乳剂破乳的同时实现油水分离，并且该油水分离金属网膜可重复使用，无化学残留。

本发明的目的之一在于提供一种油水分离金属网膜，包括金属网和包覆在金属网骨架上的修饰层，所述的修饰层包含有聚多巴胺、木质素纳米粒子以及破乳剂。修饰层中，木质素纳米粒子被聚多巴胺包覆在修饰层上，使金属网具有具有较好的微纳米粗糙结构，使得修饰后的金属表面具有良好的疏水性能和特殊浸润性，再附着破乳剂后，提高金属网膜的油水分离效率。

上述油水分离金属网膜中，所述的修饰层和金属网的质量比为(0.05～0.1):1，优选为(0.06～0.09):1；

所述的金属网选自不锈钢金属网，优选选自800～1000目的不锈钢金属网；

所述木质素纳米粒子的粒径范围为100～200nm；

所述的破乳剂为二氧化硅纳米粒子，优选二氧化硅纳米粒子的粒径范围为150～250nm；所述的二氧化硅纳米粒子由硅酸四乙酯、氨基硅烷和长链烷基硅烷反应得到，其中，氨基硅烷选自氨丙基三乙氧基硅烷、N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺中的至少一种，长链烷基硅烷选自十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷中的至少一种。

本发明的目的之二在于提供一种油水分离金属网膜，通过将所述金属网经盐酸多巴胺和木质素纳米粒子包覆后，浸于破乳剂溶液中反应制得。