本發(fā)明涉及一種超親水水下超疏油膜的制備方法。

背景技術(shù)：

在諸如石油開采、石油化工、皮革、紡織、食品和醫(yī)藥等工業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的含油廢水，為了降低成本這些含油廢水被直接排放進(jìn)水體中。目前處理含油污水的方法，主要有物理法、化學(xué)法和生物法。而這些廢水大部分是以油水乳液的形式存在的，一般的油水分離膜和吸油材料并不能分離油水乳液。許多新材料用于處理油水乳液面臨成本問題這就導(dǎo)致并不能從根源上解決應(yīng)用問題。為了避免對(duì)環(huán)境造成二次污染，人們在開發(fā)分離材料時(shí)，越來越傾向于采用與環(huán)境相容的物質(zhì)作為原料，生物質(zhì)材料由于廉價(jià)易得、可生物降解，成為材料研究的熱點(diǎn)。

超疏表面是指對(duì)水或油滴的靜態(tài)接觸角在150°以上，滾動(dòng)角在10°以下的表面，這種表面具有許多獨(dú)特的性質(zhì)(如自清潔、防污、減阻、防腐蝕性等)，在很多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。材料的浸潤性能取決于其表面的化學(xué)組成和微觀幾何結(jié)構(gòu)。超疏水或超疏油材料通常對(duì)表面自由能要求很高，這就需要用低表面能物質(zhì)對(duì)其進(jìn)行修飾，不僅增大了成本還帶來了一定程度的污染。而超親材料表現(xiàn)出水下或油下的特殊浸潤性，并且往往不需要特別的修飾便能獲得。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是要解決超疏水或超疏油材料通常對(duì)表面自由能要求很高，需要用低表面能物質(zhì)對(duì)其進(jìn)行修飾，增大了成本還帶來了一定程度污染的問題，而提供一種能夠分離油水乳液的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜的制備方法。

一種能夠分離油水乳液的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜的制備方法具體是按以下步驟完成的：

一、制備預(yù)處理后的原料：

將秸稈粉依次過300目篩及400目篩，得到粒徑均勻的原料，將粒徑均勻的原料浸入到混合溶液中，在室溫下攪拌0.5h～3h，得到預(yù)處理后的原料；

所述的混合溶液由尼龍和甲酸混合而成，所述的尼龍與甲酸的質(zhì)量比為1:(5～10)；所述的秸稈粉與混合溶液中尼龍的質(zhì)量比為1:(0.5～1.5)；

二、相轉(zhuǎn)化：

將預(yù)處理后的原料靜置消泡，然后將消泡后的原料滴涂至玻璃板上，刮涂均勻并浸漬于去離子水中5min～10min，得到相轉(zhuǎn)化后的膜；

所述的相轉(zhuǎn)化后的膜厚度為100nm～250nm；

三、剝離：

將相轉(zhuǎn)化后的膜自然晾干，然后從玻璃板上剝離，得到超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜。

本發(fā)明以秸稈為原料，保留了秸稈可生物降解的特性，制備得到的超親水水下超疏油油/水乳液分離膜，具有經(jīng)濟(jì)成本低、制備工藝簡單、生產(chǎn)周期短等特點(diǎn)，是一種新型的膜分離材料，可實(shí)現(xiàn)污水中油/水乳液的快速分離。由于膜材料的優(yōu)點(diǎn)，使得分離后的油易于回收處理，并且不會(huì)帶來二次污染。

本發(fā)明方法的適用性廣泛，可采取不同種類的秸稈作為原材料，例如玉米秸稈、小麥秸稈、水稻秸稈等。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

1、使用秸稈作為原材料，是一種天然可降解的生物質(zhì)材料，從人們的日常生活和生產(chǎn)加工中可快捷獲得，具有環(huán)境友好、儲(chǔ)量豐富的特點(diǎn)，開發(fā)出一種優(yōu)異性能的分離膜，是固體農(nóng)林廢棄物的有效開發(fā)利用方式。

2、本發(fā)明制備得到的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜，與水的接觸角為0°，水下油的接觸角為158°，能夠快速將油/水乳液分離，是一種新型的膜分離材料，可以實(shí)現(xiàn)高效的含油廢水中油分和水分的分離。制備的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜的油/水乳液分離性能研究：對(duì)水包油型乳液的分離效果很好，分離后濾液中油的含量從1000ppm降至80ppm以下，正己烷-水乳液分離后的濾液中油含量從1000ppm降至30ppm，甲苯-水乳液分離后的濾液中油含量從1000ppm降至38ppm，柴油-水乳液分離后的濾液中油含量從1000ppm降至67ppm。制備的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜還可以有效分離乳化劑穩(wěn)定的油水乳液，乳化劑穩(wěn)定的正己烷-水乳液、乳化劑穩(wěn)定的甲苯-水乳液、乳化劑穩(wěn)定的柴油-水乳液分離后濾液中的油含量從1000ppm降至50ppm以下。

3、本發(fā)明制備得到的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜，可以廣泛應(yīng)用于海洋溢油處理、工業(yè)污水凈化、食品廢油處理等方面，分離速度快，分離效率高。

4、本發(fā)明實(shí)驗(yàn)方案可行性高，原材料來源豐富，操作工藝簡單，資金投入少，制備周期短(35min～75min)，條件溫和(常溫常壓下不需要特殊氣體保護(hù))，不需要大型儀器設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)加工，具有很廣泛的應(yīng)用前景。本發(fā)明用于一種能夠分離油水乳液的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜的制備方法。

附圖說明

圖1是對(duì)比實(shí)驗(yàn)一制備的尼龍膜的電鏡照片，放大倍數(shù)為1500倍；

圖2是實(shí)施例一制備的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜的電鏡照片，放大倍數(shù)為1500倍；

圖3是實(shí)施例一制備的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜的電鏡照片，放大倍數(shù)為5000倍；

圖4是實(shí)施例一制備的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜與水的接觸角照片；

圖5是實(shí)施例一制備的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜水下油的接觸角照片。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式是一種能夠分離油水乳液的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜的制備方法具體是按以下步驟完成的：

一、制備預(yù)處理后的原料：

將秸稈粉依次過300目篩及400目篩，得到粒徑均勻的原料，將粒徑均勻的原料浸入到混合溶液中，在室溫下攪拌0.5h～3h，得到預(yù)處理后的原料；

所述的混合溶液由尼龍和甲酸混合而成，所述的尼龍與甲酸的質(zhì)量比為1:(5～10)；所述的秸稈粉與混合溶液中尼龍的質(zhì)量比為1:(0.5～1.5)；

二、相轉(zhuǎn)化：

將預(yù)處理后的原料靜置消泡，然后將消泡后的原料滴涂至玻璃板上，刮涂均勻并浸漬于去離子水中5min～10min，得到相轉(zhuǎn)化后的膜；

所述的相轉(zhuǎn)化后的膜厚度為100nm～250nm；

三、剝離：

將相轉(zhuǎn)化后的膜自然晾干，然后從玻璃板上剝離，得到超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜。

本具體實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)：

1、使用秸稈作為原材料，是一種天然可降解的生物質(zhì)材料，從人們的日常生活和生產(chǎn)加工中可快捷獲得，具有環(huán)境友好、儲(chǔ)量豐富的特點(diǎn)，開發(fā)出一種優(yōu)異性能的分離膜，是固體農(nóng)林廢棄物的有效開發(fā)利用方式。

2、本發(fā)明制備得到的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜，與水的接觸角為0°，水下油的接觸角為158°，能夠快速將油/水乳液分離，是一種新型的膜分離材料，可以實(shí)現(xiàn)高效的含油廢水中油分和水分的分離。制備的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜的油/水乳液分離性能研究：對(duì)水包油型乳液的分離效果很好，分離后濾液中油的含量從1000ppm降至80ppm以下，正己烷-水乳液分離后的濾液中油含量從1000ppm降至30ppm，甲苯-水乳液分離后的濾液中油含量從1000ppm降至38ppm，柴油-水乳液分離后的濾液中油含量從1000ppm降至67ppm。制備的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜還可以有效分離乳化劑穩(wěn)定的油水乳液，乳化劑穩(wěn)定的正己烷-水乳液、乳化劑穩(wěn)定的甲苯-水乳液、乳化劑穩(wěn)定的柴油-水乳液分離后濾液中的油含量從1000ppm降至50ppm以下。

3、本發(fā)明制備得到的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜，可以廣泛應(yīng)用于海洋溢油處理、工業(yè)污水凈化、食品廢油處理等方面，分離速度快，分離效率高。

4、本發(fā)明實(shí)驗(yàn)方案可行性高，原材料來源豐富，操作工藝簡單，資金投入少，制備周期短(35min～75min)，條件溫和(常溫常壓下不需要特殊氣體保護(hù))，不需要大型儀器設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)加工，具有很廣泛的應(yīng)用前景。本發(fā)明用于一種能夠分離油水乳液的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜的制備方法。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同點(diǎn)是：步驟一中將粒徑均勻的原料浸入到混合溶液中，在室溫下攪拌0.5h～1h。其他步驟與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二之一不同點(diǎn)是：步驟一中所述的尼龍與甲酸的質(zhì)量比為1:10。其他步驟與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同點(diǎn)是：步驟一中所述的尼龍與甲酸的質(zhì)量比為1:(8～10)。其他步驟與具體實(shí)施方式一至三相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同點(diǎn)是：步驟一中所述的秸稈粉與混合溶液中尼龍的質(zhì)量比為1:1。其他步驟與具體實(shí)施方式一至四相同。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一不同點(diǎn)是：步驟一中所述的秸稈粉與混合溶液中尼龍的質(zhì)量比為1:(1～1.5)。其他步驟與具體實(shí)施方式一至五相同。

具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一不同點(diǎn)是：步驟二中刮涂均勻并浸漬于去離子水中5min～8min。其他步驟與具體實(shí)施方式一至六相同。

具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至七之一不同點(diǎn)是：步驟二中刮涂均勻并浸漬于去離子水中5min。其他步驟與具體實(shí)施方式一至七相同。

具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至八之一不同點(diǎn)是：步驟一中將粒徑均勻的原料浸入到混合溶液中，在室溫下攪拌3h。其他步驟與具體實(shí)施方式一至八相同。

具體實(shí)施方式十：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至九之一不同點(diǎn)是：步驟一中將粒徑均勻的原料浸入到混合溶液中，在室溫下攪拌2h～3h。其他步驟與具體實(shí)施方式一至九相同。

采用以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)名的有益效果：

實(shí)施例一：一種能夠分離油水乳液的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜的制備方法具體是按以下步驟完成的：

一、制備預(yù)處理后的原料：

將秸稈粉依次過300目篩及400目篩，得到粒徑均勻的原料，將粒徑均勻的原料浸入到混合溶液中，在室溫下攪拌3h，得到預(yù)處理后的原料；

所述的混合溶液由尼龍和甲酸混合而成，所述的尼龍與甲酸的質(zhì)量比為1:10；所述的秸稈粉與混合溶液中尼龍的質(zhì)量比為1:1；

二、相轉(zhuǎn)化：

將預(yù)處理后的原料靜置消泡，然后將消泡后的原料滴涂至玻璃板上，刮涂均勻并浸漬于去離子水中5min，得到相轉(zhuǎn)化后的膜；

所述的相轉(zhuǎn)化后的膜厚度為100nm～250nm；

三、剝離：

將相轉(zhuǎn)化后的膜自然晾干，然后從玻璃板上剝離，得到超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜。

對(duì)比實(shí)驗(yàn)一：一種尼龍膜的制備方法具體是按以下步驟完成的：

一、將尼龍和甲酸混合混合，在室溫下攪拌3h，得到預(yù)處理后的原料；

所述的尼龍和甲酸的質(zhì)量比為1:10；

二、將預(yù)處理后的原料靜置消泡，然后將消泡后的原料滴涂至玻璃板上，刮涂均勻并浸漬于去離子水中5min，得到相轉(zhuǎn)化后的膜；

所述的相轉(zhuǎn)化后的膜厚度為100nm～250nm；

三、剝離：

將相轉(zhuǎn)化后的膜自然晾干，然后從玻璃板上剝離，得到尼龍膜。

圖1是對(duì)比實(shí)驗(yàn)一制備的尼龍膜的電鏡照片，放大倍數(shù)為1500倍；由圖可知，尼龍膜表面的缺陷極多。

圖2是實(shí)施例一制備的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜的電鏡照片，放大倍數(shù)為1500倍；圖2與圖1相比，說明秸稈的加入有效改善了膜材料的結(jié)構(gòu)，為有效分離油/水乳液提供基礎(chǔ)。

圖3是實(shí)施例一制備的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜的電鏡照片，放大倍數(shù)為5000倍；由圖可知，可以看出秸稈纖維表面負(fù)載了一些尼龍粒子。這些粒子隨機(jī)分布形成大量的突起，粒子的直徑為500nm～3μm，秸稈纖維的加入不僅改變了尼龍的結(jié)構(gòu)，秸稈纖維與尼龍結(jié)合的這種連續(xù)結(jié)構(gòu)為表面提供了較高的表面粗糙度。

圖4是實(shí)施例一制備的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜與水的接觸角照片；由圖可知，超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜與水滴的接觸角大小為0°，能夠被水完全潤濕，是超親水的。

圖5是實(shí)施例一制備的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜水下油的接觸角照片。由圖可知，超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜在水下對(duì)油的接觸角為158°，油滴在樣品表現(xiàn)呈現(xiàn)球形，是水下超疏油的。

綜合可知，實(shí)施例一成功獲得了超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜。

制備無乳化劑型乳液：

將4ml正己烷加到120ml去離子水中，在功率為450w的條件下，超聲1.5h，得到正己烷-水乳液；將4ml甲苯加到120ml去離子水中，在功率為450w的條件下，超聲1.5h，得到甲苯-水乳液；將2ml柴油加到120ml去離子水中，在功率為450w的條件下，超聲1.5h，得到柴油-水乳液。

制備乳化劑穩(wěn)定的乳液：

在100ml去離子水中加入0.01g吐溫80，然后攪拌至溶解，分配配置三份，得到三份混合溶液，然后向三份混合溶液中分別加入2ml正己烷、2ml甲苯及2ml柴油，然后在轉(zhuǎn)速為3000rpm的條件下，攪拌3h，分別得到乳化劑穩(wěn)定的正己烷-水乳液、乳化劑穩(wěn)定的甲苯-水乳液、乳化劑穩(wěn)定的柴油-水乳液；

實(shí)施例一制備的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜的油/水乳液分離性能研究：將油/水乳液利用超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜進(jìn)行分離過濾，對(duì)水包油型乳液的分離效果很好，分離后濾液中油的含量在80ppm以下，正己烷-水乳液分離后的濾液中油含量從1000ppm降至30ppm，甲苯-水乳液分離后的濾液中油含量為從1000ppm降至38ppm，柴油-水乳液分離后的濾液中油含量為從1000ppm降至67ppm。

實(shí)施例一制備的超親水水下超疏油秸稈尼龍復(fù)合膜還可以有效分離乳化劑穩(wěn)定的油水乳液，乳化劑穩(wěn)定的正己烷-水乳液、乳化劑穩(wěn)定的甲苯-水乳液、乳化劑穩(wěn)定的柴油-水乳液分離后濾液中的油含量從1000ppm降至50ppm以下。