[发明专利]一种具有梯度结构的超亲水纳米纤维膜高效处理水包油乳化液的方法

权利要求书

1.一种具有梯度结构的超亲水纳米纤维膜高效处理水包油乳化液的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选取500目不锈钢网，依次使用丙酮、乙醇、蒸馏水超声5min，干燥备用，作为静电纺丝滚轴上的接收基质；

(2)分别将聚丙烯腈粉末溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，在室温条件下500rpm磁力搅拌12h，配制成具有第一浓度的溶解有聚丙烯腈的N,N-二甲基甲酰胺的静电纺丝工作液和第二浓度的溶解有聚丙烯腈的N,N-二甲基甲酰胺的静电纺丝工作液，所述第一浓度静电纺丝工作液中聚丙烯腈的浓度为8％，第二浓度静电纺丝工作液中聚丙烯腈的浓度为3％～3.5％；

(3)使用静电纺丝机将第一浓度静电纺丝工作液纺织于所述接收基质上，得到具有第一浓度静电纺丝工作液膜面的接收基质；

(4)使用静电纺丝机将所述第二浓度静电纺丝工作液纺织于所述步骤(3)得到的具有第一浓度静电纺丝工作液膜面的接收基质上，得到具有梯度结构的超亲水纳米纤维膜；

(5)将膜面直径为35mm的所述步骤(4)得到的超亲水纳米纤维膜置于死端过滤装置中，将200mL蒸馏水倒入滤杯，使液体仅在重力作用下浸润并透过所述超亲水纳米纤维膜的膜面；

(6)将20mL水包油乳化液倒入滤杯，使所述水包油乳化液在1.0kPa～5.0kPa真空抽滤的低负压驱动下过滤，进行油水分离；

(7)取出油水分离后的超亲水纳米纤维膜，仅在清水中浸泡数秒后再简单冲洗1～3次，清洗后的超亲水纳米纤维膜被直接重复所述步骤(5)～(6)过滤所述水包油乳化液。

2.根据权利要求1所述的一种具有梯度结构的超亲水纳米纤维膜高效处理水包油乳化液的方法，其特征在于，所述步骤(3)中静电纺丝机的工作电压为25kV，滚轴转速50rpm，喷丝针头扫描路径长度为200mm，针头距离滚轴20cm，供液速度1.0mL/h，纺丝时间为4h。

3.根据权利要求1所述的一种具有梯度结构的超亲水纳米纤维膜高效处理水包油乳化液的方法，其特征在于，所述步骤(4)中所述静电纺丝机的工作电压为25kV，滚轴转速50rpm，喷丝针头扫描路径长度为200mm，所述针头距离滚轴20cm，供液速度1.0mL/h，纺丝时间为4h。

4.根据权利要求1所述的一种具有梯度结构的超亲水纳米纤维膜高效处理水包油乳化液的方法，其特征在于，所述具有梯度结构的超亲水纳米纤维膜具有由外至内的第一层纤维膜和第二层纤维膜，孔径分布范围在0.4μm～1.3μm，所述第一层纤维膜为由第二浓度静电纺丝工作液纺织于所述具有第一浓度静电纺丝工作液膜面的接收基质形成的包含纺锤体和珠球的纳米纤维膜；所述第二层纤维膜为由第一浓度静电纺丝工作液纺织于所述不锈钢网接收基质形成的纳米纤维膜，所述第一层纤维膜具有微纳多级粗糙结构；所述具有梯度结构的超亲水纳米纤维膜厚度为20.28±1.00μm，所述第一层纤维膜的膜层厚度为1.3μm～1.9μm，所述第二层纤维膜的膜层厚度为17.1μm～20.0μm。

5.根据权利要求4所述的一种具有梯度结构的超亲水纳米纤维膜高效处理水包油乳化液的方法，其特征在于，所述第一层纤维膜中的纺锤体宽度为100nm～500nm，长度为1μm～2μm，所述第一层纤维膜中的珠球直径为1μm～2μm；所述第一层纤维膜微纳多级粗糙结构的表面粗糙度Ra范围在21nm～50nm之间。

6.根据权利要求4所述的一种具有梯度结构的超亲水纳米纤维膜高效处理水包油乳化液的方法，其特征在于，所述第一层纤维膜的纤维直径为40nm～150nm，孔径范围为0.4μm～0.7μm。

7.根据权利要求4所述的一种具有梯度结构的超亲水纳米纤维膜高效处理水包油乳化液的方法，其特征在于，所述具有梯度结构的超亲水纳米纤维膜具有超亲水和水下超疏油特性，所述超亲水纳米纤维膜的水接触角为16°～28°，且水滴在5s后完全浸润渗透所述超亲水纳米纤维膜，此时水接触角为0°；所述超亲水纳米纤维膜的水下油接触角为165°～180°，并在10分钟后仍保持大于165°的超疏油状态；纯水过滤通量在5000LMH～6600LMH，抗油侵入压5kPa～10kPa。