本發明專利技術公開了一種化學穩定的低油粘附性油水分離膜、其制備方法及用途。該分離膜包括：具有復數通孔的基材，其中所述通孔的孔徑為100～2000目；以及，至少原位生長在基材表層和所述通孔孔壁上的納米片層，該納米片層主要由復數金屬氫氧化物和/或金屬氧化物納/微米片組成，納/微米片的縱向高度為20nm～2μm、橫向寬度為10～2000nm。該分離膜可通過強電解質環境誘導氧化的方法制備。本發明專利技術的分離膜具有超親水、水下超疏油及低油粘附性的特點，可用于對油水混合物，例如工業或生活污水進行凈化，并分離脫除分散在水中的油滴，具有分離高效快速、無需外力驅動、易清洗、耐污染性好等優點，且制備工藝簡單、材料來源廣泛、成本低，易于實現大規模制備，適于產業化應用。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于化學化工、功能材料及納米
，特別涉及具有超親水及水下超低油粘附性質的分離膜的制備及其用途。
技術介紹
生產生活中含油污水的排放對水體造成的污染日益嚴重，生產生活中排放的污水主要包括含油的污水和含水的廢油，因此對油水的分離在在社會生產和人們的日常生活中有著廣泛的應用需求。大量研究報道了采用超親油超疏水的材料制備油水分離材料，如文獻 Nanotechnology 2007, 18,015103; ACS App1.Mater.1nterface, 2009, I, 2613 ；Adv.Mater., 2012，2, 3666等均報道了可用于油水分離的超疏水超親油的功能網膜材料；CN1101518695A，CN172103A及CN1387932A等也公開了超疏水超親油的油水分離膜材料。但是這些材料都在實現油水分離效果的同時也存在一些問題:如需要在在制備過程中弓I入含氟的材料，使用中氟的流失容易造成對環境的二次污染；以及，在空氣中超疏油的材料在實際的含水體系中容易失去疏油性能的缺點，這些問題使這類超疏水超親油材料在含油污水的分離的領域受到限制。而在現實生活中，包含大量水以及少量油的含油污水來源廣泛，如石油開采、以及在紡織工業中生成的印染廢水、在食品加工、機械行業以及化工行業排出的大量廢水都是這類含油廢水。對于這種污水，超親油超疏水的分離膜材料的分離效果就受到制約。文獻Adv.Mater., 2011，23，4270和CN102029079A報道了采用在網膜基底上涂布超親水水凝膠的方法制備了超親水及水下超疏油的油水分離膜，但有機高分子材料在化學以及熱穩定性較差，因此在苛刻環境中的分離受到限制。
技術實現思路
本專利技術的目的之一在于提供一種化學穩定的低油粘附性油水分離膜，其表面分布具有低油粘附力的納米片層結構，在空氣環境和水下超親水，且在水下超疏油。本專利技術的目的之二在于提供制備前述分離膜的方法，其具有成本低、效率高及穩定性優良等特點。本專利技術的目的之三在于提供前述分離膜在分離油水混合體系中的用途。為實現前述專利技術目的，本專利技術采用的技術方案包括: 一種化學穩定的低油粘附性油水分離膜，其特征在于包括: 具有復數通孔的基材，其中所述通孔的孔徑為100?2000目， 以及，至少原位生長在所述基材表層和所述通孔孔壁上的納米片層，所述納米片層主要由復數金屬氫氧化物和/或金屬氧化物納/微米片組成，所述納/微米片的縱向高度為20nm?2 μ m、橫向寬度為10?2000nm。進一步的，所述金屬氫氧化物和/或金屬氧化物包括但不限于氧化鐵、水合氧化鐵、四氧化三鐵中的任一種或兩種以上的組合。進一步的，所述基材包括但不限于網狀材料或多孔泡沫材料。一種化學穩定的低油粘附性油水分離膜的制備方法，包括: 提供具有復數通孔的基材前體，其中至少所述基材前體表層及所述通孔孔壁上覆蓋有主要由鐵元素組成的材料層，并且所述通孔的孔徑為100?2000目， 取所述基材前體置于含氧化劑的堿性溶液中，至少使所述基材前體表層和所述通孔孔壁上原位生長形成所述納米片層，而后取出所述基材前體清洗并干燥，獲得所述分離膜。進一步的，所述基材前體包括但不限于鐵網或鐵制多孔泡沫材料、鍍鐵的金屬和/或非金屬網或多孔泡沫材料中的任一種。前述的任一種化學穩定的低油粘附性油水分離膜在分離油水混合體系中的用途。與現有技術相比，本專利技術的優點包括: (1)提供了一種具有在空氣環境和水下超親水超疏油、超低油粘附性等特點的新型油水分離膜，其對環境友好，無毒害物質，抗溶脹及腐蝕性強，穩定性好，抗污染性強，易清洗，可重復使用，是一種高效環保的油水分離膜材料，其對于二氯乙烷、汽油、柴油、動植物油、正己烷、石油醚、甲苯、原油等與水的混合物都具有快速高效的分離性能； (2)提供了一種僅需簡單的一步氧化反應即可實現的，具有工藝簡單、原料廉價易得、成本低廉等特點的新型油水分離膜制備方法，可用于大面積制備油水分離膜材料。【附圖說明】圖1a-圖1c是本專利技術實施例1中所獲油水分離膜的掃描電鏡圖片，其中，圖1a為膜表面的大面積掃面電鏡照片；圖lb、lc分別是不同條件下制備的無機納米片層的局部放大掃描電鏡圖。圖2是本專利技術實施例1中在空氣環境中的測量水滴在所獲油水分離膜表面接觸角的光學照片(液滴為5微升)。圖3是本專利技術實施例1中在水下測量正己烷液滴在所獲油水分離膜表面的接觸角的光學照片(液滴為5微升)。圖4a_4d是本專利技術實施例1中所獲油水分離膜的對二氯乙烷油滴的粘滯行為光學照片，其中圖4a所示為油滴接觸網膜表面，圖4b所示為在網膜表面按壓油滴使在壓力下接觸，圖4c所示為將油滴提離網膜表面時油滴與表面的低粘滯行為，圖4d所示為油滴被提離表面之后油滴恢復原狀(液滴為5微升)。圖5a是本專利技術實施例1中一種基于所述油水分離膜的分離裝置的應用效果圖； 圖5b是利用圖5a所示分離裝置分離后的水相放大圖。【具體實施方式】鑒于現有油水分離材料的諸多缺陷，本案專利技術人經長期研究和實踐，得以探知本專利技術的技術方案，其主要是通過構建高化學穩定性的無機納米材料及結構，從而獲得化學穩定性優異的超親水-超疏油表面的分離膜，并可用于苛刻酸堿條件及有機溶劑體系環境下的分離。作為本專利技術技術方案的一個方面，其所涉及的系一種化學穩定的低油粘附性油水分離膜，包括:具有復數通孔的基材，其中所述通孔的孔徑為100~2000目， 以及，至少原位生長在所述基材表層和所述通孔孔壁上的納米片層，所述納米片層主要由復數金屬氫氧化物和/或金屬氧化物納/微米片組成，所述納/微米片的高度為20nm ~2 μ m、寬度為 10 ~2000nm。進一步的 講，本專利技術的油水分離膜具有可控的微米和納米復合結構，包括:微米級的網孔、納米級的片狀結構所形成的大長徑比納米線結構。應當理解，本專利技術中的“納/微米片”系指在高、寬之中的至少一個方面具有納米級尺度的，且寬度遠遠大于厚度的薄片狀結構，其與諸如線、點等一維形態是迥異的。更具體的講，在一些典型實施方案之中，本專利技術的油水分離膜主要是通過在100^2000目的網狀或多孔泡沫材料，特別是具有金屬層的織網或多孔泡沫材料上原位生成連續的無機氧化物/氫氧化物納米片而形成。所述油水分離膜依據基底材料的目數形成具有不同大小尺寸的孔，孔徑隨隨原始基底孔徑的減小而減小，例如，當原始織網及多孔泡沫材料基底(亦可理解為基材前體)的孔徑尺寸在2~150μπι之間時，油水分離膜的尺寸為2~150 μ m之間。進一步的，本專利技術中的金屬氫氧化物和/或金屬氧化物可以選自但不限于氧化鐵、水合氧化鐵、四氧化三鐵中的任一種或多種。這些金屬氫氧化物、金屬氧化物較之其它銅、鉻等金屬的氫氧化物、氧化物，不僅更易于形成，且無任何生物毒性，更為安全環保。在一典型實施例中，所述油水分離膜包含金屬網，所述金屬網的網格尺寸在100-2000目之間，納米片層中的納米片的縱向高度在20nm至5μπι、橫向寬度在10_2000nm之間。進一步的，本專利技術的基材前體可選用但不限于鐵或含鐵(例如，鍍鐵的)的鋁、鈦、不銹鋼等及其纖維織物或尼龍、維綸、芳綸、滌綸等纖維織物網或多孔泡沫材料，優選采用鐵網或鐵制多孔泡沫材料、鍍鐵的金屬和/或非金屬網或多孔泡沫材本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種化學穩定的低油粘附性油水分離膜，其特征在于包括：具有復數通孔的基材，其中所述通孔的孔徑為100～2000目，以及，至少原位生長在所述基材表層和所述通孔孔壁上的納米片層，所述納米片層主要由復數金屬氫氧化物和/或金屬氧化物納/微米片組成，所述納/微米片的縱向高度為20nm～2μm、橫向寬度為10～2000nm。
【技術特征摘要】
1.一種化學穩定的低油粘附性油水分離膜，其特征在于包括: 具有復數通孔的基材，其中所述通孔的孔徑為100?2000目， 以及，至少原位生長在所述基材表層和所述通孔孔壁上的納米片層，所述納米片層主要由復數金屬氫氧化物和/或金屬氧化物納/微米片組成，所述納/微米片的縱向高度為20nm?2 μ m、橫向寬度為10?2000nm。2.根據權利要求1所述的化學穩定的低油粘附性油水分離膜，其特征在于所述金屬氫氧化物和/或金屬氧化物包括氧化鐵、水合氧化鐵、四氧化三鐵中的任一種或兩種以上的組合。3.根據權利要求1所述的化學穩定的低油粘附性油水分離膜，其特征在于所述基材包括網狀材料或多孔泡沫材料。4.根據權利要求1所述的化學穩定的低油粘附性油水分離膜，其特征在于所述分離膜具有空氣中超親水和水下超疏油特性，包括:在空氣中水的接觸角小于10°，在水下油的接觸角大于140°。5.根據權利要求1所述的化學穩定的低油粘附性油水分離膜，其特征在于所述分離膜在PH值>1的酸性條件下保持化學穩定性，且在堿性條件下亦保持化學穩定性。6.權利要求1-5中任一項所述化學穩定的低油粘附性油水分離膜的制備方法，其特征在于包括: 提供具有復數通孔的基材前體，其中至少所述基...
【專利技術屬性】
技術研發人員：靳健，劉霞，張豐，張忠義，
申請(專利權)人：蘇州二元世紀納米技術有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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