[发明专利]可再生的碳纤维超亲水/超疏油材料的制备方法

说明书

本发明公开了可再生的碳纤维超亲水/超疏油材料的制备方法，具体为：步骤1，对碳纤维表面依次进行酸化、活化；步骤2，制备CTO感光溶胶；步骤3，将碳纤维浸渍在CTO感光溶胶中，超声、离心、干燥，得到表面包覆CTO凝胶层的碳纤维；步骤4，将表面包覆CTO凝胶层的碳纤维进行紫外低温辐照光化学反应，得到CTO陶瓷层包覆的碳纤维。本发明制备的CTO陶瓷层包覆的碳纤维，不仅具有超亲水/超疏油的特性，还可应用于水油混合物的分离，具有分离通量高、可连续分离作业以及再生循环的特点。

技术领域

本发明属于油水分离材料技术领域，涉及可再生的碳纤维超亲水/超疏油材料的制备方法。

背景技术

石油开采、化工、食品加工和机械装备等行业每天都会产生大量的含油废水，如果这些水油混合物未经处理就排入水域，将直接影响我们的生态环境。随着经济的发展和对环境保护的重视，高性能水油分离材料的研制和新型水油分离技术的开发已成为当前材料及环保领域的研究热点。目前水油分离材料分为超疏水/超亲油特性的“亲油”型材料和超亲水/超疏油特性的“除水”型材料两种类型。但“亲油”型水油分离材料的孔道易被油类污染物堵塞，造成膜、铜网、无纺布等“亲油”型水油分离材料在经过一段时间的使用后，其通量及分离效率会显著下降；“除水”型水油分离材料具有超亲水/超疏油特性，其超疏油性可以防止材料孔道被油污堵塞，其通量受影响程度较小。然而，目前关于“除水”型水油分离材料报道并不多。

发明内容

本发明的目的是提供可再生的碳纤维超亲水/超疏油材料的制备方法，不仅具有超亲水/超疏油的特性，还可应用于水油混合物的分离，具有分离通量高、可连续分离作业以及再生循环的特点。

本发明所采用的技术方案是，可再生的碳纤维超亲水/超疏油材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，对碳纤维表面依次进行酸化、活化；

步骤2，制备钴离子掺杂氧化钛(CTO)感光溶胶；

步骤3，将步骤1处理的碳纤维浸渍在步骤2制备的CTO感光溶胶中，超声、离心、干燥，得到表面包覆CTO凝胶层的碳纤维；

步骤4，将步骤3得到的表面包覆CTO凝胶层的碳纤维进行紫外低温辐照光化学反应，得到CTO陶瓷层包覆的碳纤维。

本发明的特征还在于，

步骤1中，酸化的具体过程为：将碳纤维放入质量浓度为15％的硝酸溶液中浸泡，浸泡时间不小于6h，取出用蒸馏水清洗至水溶液呈中性，随后在烘箱中干燥。

步骤1中，活化的具体过程为：室温下，对酸化后的碳纤维进行紫外辐照，辐照时间不小于2h，紫外光的波长范围为184nm～254nm。

步骤2的具体过程为：室温下，将苯甲酰丙酮、无水乙醇、钛酸四丁酯和六水合硝酸钴混合，磁力搅拌3～6h，静置陈化不小于12h，即得CTO感光溶胶。

CTO感光溶胶浓度为0.1～1mol/L；

苯甲酰丙酮与钛酸四丁酯的摩尔比为1～2：2；

六水合硝酸钴的质量为钛酸四丁酯质量的1.5～5％。

步骤3中，超声时间为10～20min，离心速率为500～1000r/min，离心时间为10～30min，干燥温度为50～100℃。

步骤4中，紫外低温辐照光化学反应的条件为：加热温度为80～160℃，加热的同时进行紫外光辐照，紫外光的波长范围为184nm～254nm，时间为1～6h。

本发明的有益效果是，

(1)本发明提供一种可再生的碳纤维超亲水/超疏油材料的制备方法，采用简单的浸渍法和紫外低温辐照光化学反应，实现了CTO陶瓷层在碳纤维表面的低温沉积，涂层均匀致密，并赋予碳纤维超亲水/超疏油的特性；