[发明专利]一种捕获和收集水下油的Janus组合装置及其制备方法

说明书

本发明属于水处理领域，特别涉及一种捕获和收集水下油的Janus组合装置及其制备方法。本发明的捕获和收集水下油的Janus组合装置是超双疏性金属网包裹超疏水性海绵而成。超双疏性金属网是通过水热法在金属网上制备粗糙纳米结构后再用含氟有机硅烷进行化学改性得到；超疏水性海绵是通过溶液法在海绵上制备粗糙纳米结构聚多巴胺‑十八胺共聚得到。该Janus组合装置具有水下捕获油功能与吸附油功能与一身，结合两种材料的双面异性相互协同作用将大幅提高水下油的可直接捕获和收集分离效率。本发明与传统水处理产品相比低能耗、高效率、无噪声、无复杂设备、不会带来二次污染等优点，特别适用于水下油的直接捕获和收集分离处理。

技术领域

本发明属于水处理领域，特别涉及一种用于捕获和收集水下油的Janus组合装置及其制备方法。

背景技术

含油废水来自于石油化工、餐饮业、机械工业及海上运输业等行业，是一种量大面广且危害严重的污染源。含油废水如果不加以回收处理，会造成能源浪费、环境污染等诸多问题。例如：舰船及潜艇舱底污水积聚严重、污染排放频繁且噪声大、排至海域时油斑暴露等问题，严重影响其安全性及隐蔽性。

目前，国内外含油污水处理主要采取油水分离器实现，如：美国横流薄膜处理系统-PCM系列装置、德国BilgeMaster污水处理装置、我国YWC系列装置等。但由于其油水分离器的核心原理主要是重力分离、聚结分离、过滤和吸附、膜分离等相结合的方法，因此分离设备存在结构复杂、能耗大、效率低、噪声大、难于维护等诸多问题。

超疏水海绵具有高孔隙率、高弹性及高选择性等优异特性，表现出极为高效、可重复使用的吸油能力，已作为理想的吸附剂材料被广泛研究与应用。但超疏水海绵的吸油能力针对水面上油的吸附有效，其对水下油的吸附无法保障。因此，开发含油废水尤其是水下油的可直接捕获和收集分离处理新技术势在必行。

发明内容

根据上述提出现有分离设备存在结构复杂、能耗大、效率低、噪声大、难于维护等诸多问题，同时，超疏水海绵对水下油的吸附无法保障的技术问题，而提供一种捕获和收集水下油的Janus组合装置及其制备方法。本发明主要通过超双疏性金属网包裹超疏水性海绵，通过超双疏及超疏水的双面异性协同作用实现水下油的高效率、可直接捕获和收集分离处理，从而具有低能耗、无噪声、无复杂设备、高效率、不会带来二次污染等优点。

本发明采用的技术手段如下：

一种捕获和收集水下油的Janus组合装置，其特征在于：所述捕获和收集水下油的Janus组合装置是由超双疏性金属网包裹超疏水性海绵而成，并通过超双疏及超疏水的双面异性协同作用实现对水下油的高效且可直接捕获和收集的分离处理。

进一步地，所述超双疏性金属网是通过水热法在金属网上制备无机氧化物粗糙纳米结构后再用含氟有机硅烷进行化学改性得到的。该金属网具有超双疏性，在水下时油在该表面扩散进而达到捕获油的目的，优选地，金属网为不锈钢网。

进一步地，所述超双疏性金属网的制备具体包括，将金属网在质量分数为1.0％的碳酸钠溶液中超声清洗20分钟后烘干；将清洗处理后的金属网与配制液Ⅰ放入聚四氟乙烯反应釜中进行水热反应，反应后将不锈钢网用去离子水清洗干燥，之后用含氟有机硅烷进行化学改性，其中，配制液Ⅰ为六水合硝酸镁、九水合硝酸铝、六水合硝酸锌、尿素的水溶液；所述含氟有机硅烷是全氟癸基三氯硅烷或全氟烷基硅氧烷。

进一步地，所述金属网的目数为100～500目。

进一步地，所述配制液Ⅰ中的六合水硝酸镁浓度为1.0～5.0mM，九水合硝酸铝浓度为1.1～5.2mM，六水合硝酸锌浓度为1.2～5.8mM，尿素浓度为48.0～68.0mM。

进一步地，所述水热反应温度为100～150℃，反应时间为8～12小时。