[发明专利]用于油水分离的纳米纤维气凝胶的制备方法

说明书

本发明提供了一种用于油水分离的纳米纤维气凝胶的制备方法，通过先利用纳米纤维和碳纳米管制备碳纳米管掺杂的纳米纤维气凝胶，再在上述气凝胶的表面修饰聚电解质‑含氟表面活性剂复合物赋予气凝胶亲水‑疏油性，最终制得亲水‑疏油型纳米纤维气凝胶材料，通过利用碳纳米管和表面活性剂复合物对油污的不同作用，实现了高效分离油水的目的。通过在纳米纤维气凝胶中引入碳纳米管，可借助于碳纳米管表面丰富的小孔结构对油污表面的表面活性剂进行吸附，加快破乳过程，提高分离效率；通过对纳米纤维气凝胶的表面进行亲水‑疏油改性可对纳米纤维气凝胶的表面能进行调控，阻止油污堵塞气凝胶的微孔，进而提高材料在实际应用过程中的服役性能。

技术领域

本发明涉及油水分离材料技术领域，尤其涉及一种用于油水分离的纳米纤维气凝胶的制备方法。

背景技术

由于工业的快速发展及远洋石油泄漏事故的频繁发生，含油废水的处理成为当今一大热点问题。因此，迫切需要研究出一种高效、低成本、服役性能高的油水分离材料。

用于油水分离的材料具有对油和水呈现出的截然相反的超润湿性，如超疏水-超亲油和超亲水-水下超疏油。但是，现有的用于油水分离的材料存在如下缺点：第一、由于材料本身的亲油性，其孔道易被油污堵塞，分离效率会大幅降低；第二、由于水的密度一般比油大，进行常见的轻油重水分离时，通常需要外加能量；第三、对于超亲水-水下超疏油材料而言，将其用于油水分离时材料需要经过预湿处理或水环境下使用。

现有技术中，中国专利申请号为201610368927.X，公开日期为2018年12月11日，名称为“亲水-疏油材料及其制备方法与应用”的发明专利中制备了一种亲水-疏油材料，包括作为基体的亲水性多孔材料和接枝在基体上的亲水-疏油分子，上述亲水-疏油材料虽然可以实现油水分离，但是在实际应用中由于水的密度大，在分离油水混合物的过程中需要借助于外界的能量才能使分离持续进行，在不借助于外界能量的情况下，上述材料对油水分离的效率并不高。

现有技术中，中国专利申请号为201810532122.3，公开日期为2018年11月13日，名称为“一种用于油水分离的多尺度有机/无机复合多孔材料的制备方法”的发明专利中制备了一种多尺度有机/无机复合多孔材料，通过将正硅酸四乙酯和磷酸溶于水后，加入等质量的聚乙烯醇水溶液，混匀后进行静电纺丝，得纳米纤维膜，煅烧后得SiO纳米纤维膜；(2)将SiO纳米纤维膜在水中打散，得SiO纳米纤维悬浮液，将多孔材料浸渍其中，冷冻干燥后，于戊二醛蒸汽中交联，得复合多孔材料；(3)将复合多孔材料浸到含二价金属盐、三价金属盐及碱性物质的水溶液中，进行水热反应，待反应结束后，经后处理得多尺度有机/无机复合多孔材料。但是，由于上述方案中制备多孔材料的过程繁杂、制备周期长，不仅不适于大批量制备，而且在制备的过程中可能会对材料中的多孔结构产生影响，使得最终制得的多尺度有机/无机复合多孔材料不能保持原料中多孔材料的多孔结构，影响材料的分离效果。

有鉴于此，有必要设计一种改进的用于油水分离的纳米纤维气凝胶的制备方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于油水分离的纳米纤维气凝胶的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种用于油水分离的纳米纤维气凝胶的制备方法，所述纳米纤维气凝胶通过先利用纳米纤维和碳纳米管制备碳纳米管掺杂的纳米纤维气凝胶，然后在所述碳纳米管掺杂的纳米纤维气凝胶的表面修饰聚电解质-含氟表面活性剂复合物，最终制得亲水-疏油型纳米纤维气凝胶材料。

具体地，所述用于油水分离的纳米纤维气凝胶的制备方法，包括如下步骤：

S1、将所述碳纳米管、所述纳米纤维及交联剂混合均匀得到混合液，然后将所述混合液倒入模具中，并对内含混合液的模具进行预冻成型；

S2、对步骤S1中预冻成型的模具进行干燥处理，制得碳纳米管掺杂的纳米纤维气凝胶；