[发明专利]一种可分离乳化油水三维Janus不锈钢网及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可分离乳化油水三维Janus不锈钢网及其制备方法。该Janus不锈钢网由目数为600～800不锈钢网经多巴胺/聚乙烯亚胺乙醇溶液处理所得的超亲水不锈钢网与二维Janus不锈钢网组合形成；二维Janus不锈钢网是由目数为600～800不锈钢网经过超亲水和超疏水改性处理所得，一面为超亲水面，另一面为为高疏水面；15‑20片超亲水不锈钢网叠加后放置在二维Janus不锈钢网超亲水面。本发明的Janus不锈钢网对乳化油水分离效率均超过99％，同时保证分离通量均在4000L·m^‑2·h^‑1以上，具有对水包油和油包水等乳液进行高效高通量油水分离的功能，解决了Janus金属滤网分离乳液困难的技术难点。

技术领域

本发明涉及含油废水处理邻域，特别是涉及一种用于高效高通量分离分层油水和乳化油水的三维Janus不锈钢网及其制备方法与应用。

背景技术

随着工业科技的不断发展，含油废水的排放也不断增多，给环境带来巨大压力的同时也威胁着人类的生存，因此，如何高效处理含油污水已然是迫在眉睫。传统的油水分离手段主要有：离心法、重力分离法等，但这些传统的分离方法具有能耗高、操作复杂、成本高等缺点。而超润湿表面分离膜凭借其高效、低成本、低能耗、无毒等优点脱颖而出，成为油水分离的热点材料。但是，超润湿表面分离膜只能完成除水或者除油，功能单一，其油水分离处理效率有限。因此，开发一种既能除水又能除油的多功能分离材料成为了人们的研究热点。

Janus分离膜是指膜的两个面具有相反的性质，包括相反的润湿性能、相反的电荷等，其中相反的润湿性能的Janus分离膜对油和水具有选择性分离的效果，既能够除油也能除水，大大提高了油水分离过程的处理能力，因此该种分离膜在油水分离邻域具有一定的应用前景。而以金属滤网为基材的Janus分离膜凭借金属滤网的价格低廉、易加工、耐高温、且机械性能良好等优点，能够更好的适应实际工业环境。

中国发明专利申请CN110038569A公开了Janus Cu(OH)₂@Cu₂O铜网及其制备方法和应用。该制备方法是将预清洁的铜网置于氢氧化钠水溶液中进行阳极氧化，得到布满针状氢氧化铜纳米棒的铜网，接着将其浸入含有硅烷偶联剂的正己烷溶液中，静止、洗涤、干燥、热处理、紫外光照射后再进行水合肼水溶液蒸汽气相还原得到Janus Cu(OH)₂@Cu₂O铜网，其能够应用于不混溶油水混合物的分离，并且可以在可见光下降解水相中的甲基蓝。然而其应用只是针对于不混溶油水混合物，由于乳化油水的粒径通常处于10nm-100μm的范围内，而铜网的孔径一般都远大于乳液的粒径，不存在尺寸筛分作用，且铜网较薄，分离通道极短，所以该铜网不具备破乳能力，无法分离乳化油水，且制备过程复杂，耗时耗能较大。

中国发明专利申请CN110755887A公开了一种超亲水-超疏水Janus铜网及其制备方法和应用。该制备方法是先用过硫酸钠/氢氧化钠溶液对铜网进行刻蚀，在铜网表面长满针状氢氧化铜纳米棒，利用二甲基硅氧烷混合溶液的气体分子进行疏水化改性并加入水以控制疏水分子润湿的距离从而得到超亲水-超疏水Janus铜网。该技术虽成功制备得到超润湿性能的Janus铜网，但其应用仍然只是局限于分离不混溶的油水混合物，同样地，该技术的Janus铜网孔径远大于乳液的粒径，使得该Janus铜网无法对乳液起到尺寸筛分的作用，且为直通孔，不具备破乳能力，因此仍然无法分离乳化油水，而实际的含油废水还包括乳化油水，这使得其无法很好的适应实际的油水分离环境。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术Janus金属滤网在无法分离乳化油水的不足，提供一种反应条件温和，反应设备易得，制备过程能耗低，涂层与基底的结合强度高，同时拥有除水及除油两种性能，可以实现对轻油和重油甚至水包油和油包水等乳液高效分离的三维Janus不锈钢网及其制备方法，本发明的Janus不锈钢网对乳化油水分离效率均超过99％，同时保证分离通量均在4000L·m^-2·h^-1以上。