[发明专利]一种用于净化乳化油水的超亲水/水下超疏油油水分离膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于净化乳化油水的超亲水/水下超疏油油水分离膜及其制备方法，所述的分离膜为在基膜的表面设置有氮化碳‑二氧化钛复合材料层，所述的基膜为到聚偏氟乙烯膜，氮化碳‑二氧化钛复合材料层的厚度为1‑4μm，氮化碳‑二氧化钛复合材料是通过以钛酸四丁酯为钛源，通过溶胶凝胶法使二氧化钛原位生长在氮化碳纳米片表面获得。本发明的油水分离膜为光控油水分离复合膜，经可见光照后该膜表现出超亲水/水下超疏油特性，在乳化油水分离过程中，具有光诱导逆润湿性，水接触角为89.5°，油接触角为0°；经过可见光照后表现出了超亲水/水下超疏油特性，水接触角为0°，水下油接触角为175.2°。具有良好的稳定性及优异的可再生性。

技术领域

本发明涉及一种用于净化乳化油水的超亲水/水下超疏油油水分离膜及其制备方法，属于油水分离技术领域。

背景技术

随着工业社会的迅速发展，含油废水的排放量急剧增加，主要产生于各种工业生产过程(包括石油化工、机械制造、金属冶炼等工业)。含油废水污染作为一种常见的污染，对环境保护和生态平衡危害极大。如果不经处理进入水体，因为其特殊的物理化学性质，将对环境产生比其他类型的油水更大的危害。

含油废水虽然会对环境产生严重危害，但其中含有大量珍贵的油资源，将这些资源进行有效回收利用，对于缓解我国日益突出的资源短缺问题和环境污染问题，促进经济的可持续发展，都将具有重要意义。如何低成本、高效率地将油相从水相中分离出来，是目前环境研究人员和管理者急需解决的问题之一。

含油废水中的油品通常含有三种状态，分别是溶解油、乳化油和浮油。其中，乳化油由于比较稳定，最难对其进行有效处理。乳化油是一些表面油性物质，如皂类、高分子合成物质等，它一般以细小的油滴粒悬浮在废水中，油珠粒径小于10μm，一般为0.1～0.2μm，往往因溶液中含有一定数量的表面活性剂，使得油分子和水分子结合的特别牢固，使油珠成为稳定的乳化液，极难形成大油滴，使得去除和回收都不容易。

目前，基于物理、化学、生物技术的处理含油废水的方法有很多，而膜处理技术相较于其他方法具有二次污染少；再处理成本低；分离过程能耗少；分离效果好的优点，在处理方法中占有重要地位。

利用材料表面对油和水的特殊浸润性构建油水分离材料，实现油水分离如今已成为表面及界面材料等领域的研究热点之一，对解决水域污染等问题起着至关重要的作用。而材料的特殊浸润性进行油水分离与传统的分离方法相比，具有性质稳定、分离效果好、分离效率高的优点，更因其独特的油水选择性功能在很多领域有着重要的应用。根据材料表面对油和水浸润性的不同，可将材料分为“除油型”和“除水型”两种，其中“除油型”材料因其油水选择性强、分离效果好的优点被广泛应用，但是由于其亲油的本质使得这种材料在使用的过程中极易被油污染，使用后会造成对环境的二次污染，同时加大了能源的消耗。因此，对环境友好型超亲水-超疏油的油水分离材料的开发和研究变得尤为重要。

光催化作为一种高效、安全的环境友好型环境技术，为当前含油废水治理提供了新方向，利用半导体光催化技术将太阳能转化为化学能或直接降解有机污染物，是解决能源浪费和环境污染等问题的有效途径。然而单一光催化剂材料因空穴电子对的快速复合，而导致光催化效率低下。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于净化乳化油水的超亲水/水下超疏油油水分离膜及其制备方法。

本发明先采用改进的溶胶-凝胶法获得氮化碳/二氧化钛复合材料，通过表面改性将具有光催化性能的无机复合材料修饰到聚偏氟乙烯膜表面，从而得到光控的油水分离复合膜。经可见光照后该膜表现出超亲水/水下超疏油特性，在乳化油水分离过程中，具有光诱导逆润湿性，保证了膜内水层通道的可逆贯通和表面活性剂稳定的油水乳状液的有效分离，油水分离效果佳，抗油污染能力强，再生性能良好。

为解决以上问题，本发明是通过以下技术方案实现的：