[发明专利]一种超亲水和水下超疏油的油水分离网膜及其制备方法

摘要

本发明涉及一种超亲水和水下超疏油的油水分离网膜及其制备方法，属于石油工业中的油水分离技术领域。本发明方法采用抽滤或涂布的方法，将亲水性纤维素纳米纤维置于两层100～400目织物网之间，得到具有超亲水与水下超疏油性质的油水分离网膜。水在分离网膜中与亲水性纤维素纳米纤维层表面的接触角≈0°，油滴在分离网膜中与亲水性纤维素纳米纤维层表面的接触角≈150°。该分离网膜具有孔隙通透率高、油水分离效好且分离性能稳定、可降解等优点，其制备工艺简单、原料来源丰富易得、成本低廉且环境友好。本发明方法制备的油水分离网膜，可用于处理来自石油开采、管道泄漏、海上运输、纺织工、食品加工、机械业或化工业中排出的含油废水。

主权项

一种超亲水和水下超疏油的油水分离网膜，该油水分离网膜包括第一织物网、纳米纤维层和第二织物网，纳米纤维层置于第一织物网和第二织物网之间，其特征在于该油水分离网膜的制备方法包括以下步骤：(1)制备纳米纤维的分散液，其中的第一种制备过程如下：(1‑1)将氢氧化钠和尿素混合，混合的质量百分比为：氢氧化钠:尿素＝1:(0.5～2)，在混合物中加入去离子水，得到溶剂中氢氧化钠占总溶液质量百分比为4～8％的第一溶液；(1‑2)将商用植物纤维素在机械搅拌的条件下加入到上述第一溶液中，加入的质量百分比为：植物纤维素粉末:第一溶液＝1:(25～100)，得到混合溶液；将该混合溶液在温度为0～‑20摄氏度条件下放置3～8小时，常温常压条件下取出，搅拌15～30分钟后得到第二溶液；在第二溶液中加入乙醇或甲醇，加入的体积比例为：乙醇或甲醇:第二溶液＝1:(0.7～1.4)，静止0.4～0.7小时后，用第二溶液的等体积去离子水进行2～5次溶剂替换，得到固体质量百分数为0.1～1％的纳米纤维的分散液；第二种制备过程如下：(1‑3)制备木醋杆菌发酵培养液：木醋杆菌发酵培养液的质量百分比为：葡萄糖2％，蛋白胨0.5％，酵母粉0.5％，五水磷酸氢二钠0.27％，质量浓度不超过3克/升的柠檬酸‑水化合物0.115％，pH值为4～6，121摄氏度下灭菌20分钟，充分振荡；将商用的木醋杆菌菌种的种子培养液以质量百分比8～25％的接种到上述木醋杆菌发酵培养液中，在30摄氏度下培养15天，得到纤维素水凝胶；将纤维素水凝胶置于摩尔浓度为5％的NaOH水溶液中，加热到90摄氏度，保温10小时，再置于去离子水中，在85摄氏度下保温15小时，得到纤维素水凝胶块体；(1‑4)将上述纤维素水凝胶块体放入摩尔浓度为3～10摩尔/升的硫酸、盐酸、硝酸、氢溴酸或氢碘酸中的任意一种中，在60～90摄氏度下搅拌分散0.3～2小时，用去离子水水洗，使溶液至中性，得到固体质量百分数为0.1～1％的纳米纤维的分散液；或：将上述纤维素水凝胶放入机械粉碎机中，加入去离子水后，在常温下机械破碎3～8分钟后，得到固体质量百分数为0.1～1％的纳米纤维的分散液；(2)用无水乙醇对商用的第一织物网和第二织物网进行超声清洗，清洗时间为5分钟，所述的第一织物网和第二织物网分别为金属纤维织物网、聚合物纤维织物网或无纺布纤维织物网，第一织物网和第二织物网的目数分别为100～400目；(3)将上述步骤(1)制备的纳米纤维的分散液抽滤到上述步骤(2)得到的第一织物网上，抽滤1～5分钟，在第一织物网的上表面得到厚度为0.6～1.4毫米的纳米纤维层，将上述步骤(2)得到的第二织物网放置在该纳米纤维层的上方，得到油水分离网膜，用真空抽滤1～5分钟，得到油水分离网膜成品；或：将上述步骤(1)得到的纳米纤维的分散液在转速为6000～12000转/分的条件下离心分离3～6分钟，除去离心分离的上清液，得到纳米纤维，将该纳米纤维均匀涂布在步骤(2)得到的第一织物网上，使得到的纳米纤维层的厚度为0.6～1.4毫米，将上述步骤(2)得到的第二织物网放置在纳米纤维层的上方，得到油水分离网膜，用真空抽滤1～5分钟，得到油水分离网膜成品。