一種生物質乳液分離膜的制備及在選擇性乳液分離中的應用制造技術

本發明專利技術公開了一種生物質乳液分離膜的制備，是將堿處理的雞腿菇粉末與海藻酸鈉充分分散于水中形成混合溶液，混合溶液于20~30℃攪拌反應10~20?min得反應液；再將反應液加至微孔濾膜上，真空抽濾，去離子水洗，干燥，得到生物質乳液分離膜。該生物質乳液分離薄膜具有超親水/水下超疏油和超親油/油下疏水的特殊浸潤性質，通過連續相的浸潤，可實現水包油乳液和油包水乳液的選擇性分離；而且經過幾個循環后，分離效率99.0%以上。另外，本發明專利技術分離薄膜的制備原料廉價易得，制備過程簡單、操作方便，成本低，可以進行大規模生產和應用。

Preparation of a biomass emulsion separation membrane and its application in selective emulsion separation

The invention discloses a biomass emulsion membrane, is alkali treated with sodium alginate powder Coprinus fully dispersed in water to form a mixed solution, mixed solution at 20~30 deg.c stirring 10~20 min reaction liquid; then the reaction liquid is added to the microporous membrane, vacuum filtration, deionized water, dry, get biomass emulsion membrane. The biomass separation membrane with super hydrophilic emulsion / underwater superoleophobic and superoleophilic / oil hydrophobic properties through special infiltration, infiltration of the continuous phase, can realize the selective separation of oil in water emulsion and water in oil emulsion; and after several cycles, the separation efficiency of more than 99%. In addition, the preparation of the separating film is cheap and easy to obtain, the preparation process is simple, the operation is convenient, the cost is low, and the utility model can be produced and applied on a large scale.

【技術實現步驟摘要】
一種生物質乳液分離膜的制備及在選擇性乳液分離中的應用
本專利技術涉及一種生物質乳液分離膜的制備，主要用于油水乳液的選擇性分離，屬于復合膜材料
和油水分離

技術介紹
由于石油泄漏事故頻繁發生和含油廢水排放，乳液分離是繼油水分離之后又一個重大挑戰。傳統的油水分離技術包括空氣浮選法，離心法，沉淀法，凝固法，撇油法，油吸附技術，甚至使用一些具有特殊潤濕性的材料。由于乳液中的液滴大小不到20μm，上述分離技術不適合用來分離乳化油水混合物。根據乳液的穩定性，油水乳液通常可以分為兩種類型：不加表面活性劑的乳液和表面活性劑穩定的乳液。表面活性劑穩定的乳液由于含有多種表面活性物質，使得其被完全分離更加困難。根據分散相的不同，油水乳液通常分為水包油乳液和油包水乳液。乳液分離需要特殊浸潤性和合適大小的孔徑兩個重要因素。特殊浸潤材料對水和油展示不同潤濕性；即只允許連續相通過而分散相不能通過。由于節能、易操縱和應用廣泛，特殊浸潤膜在油水分離中具有很大應用前景，如超疏水/超親油，超親水/水下超疏油，超親油/油下超疏水。除了特殊浸潤性外，材料孔徑的大小在乳液分離也起著重要的作用。只有孔隙尺寸小于乳液液滴的直徑，才可以有效地篩選和分離乳液。單一的浸潤材料只能分離單一的乳液，也反映出了分離材料的局限性。針對連續相的多樣性，乳液的選擇性分離至關重要。相關文獻中也報道了許多可調控的潤濕性的研究，如溫度調控、pH值調控、溶劑組成調控、電場或光線照射調控等。然而，這些方法的使用必須額外處理材料來引入刺激響應分子，同時響應共聚物或響應表面的創建很難實現。因此，這些可調控的浸潤性材料的大規模制備仍受到限制，尋找一種簡單的方法來制備可調控的潤濕性材料仍然是一個巨大的挑戰。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種新型的潤濕性材料——生物質乳液分離膜的制備方法；本專利技術的另一目的是提供上述生物質乳液分離膜在選擇性乳液分離中的應用。一、生物質乳液分離膜的制備本專利技術生物質乳液分離薄膜的制備，是將堿處理的雞腿菇粉末與海藻酸鈉充分分散于水中形成混合溶液，混合溶液于20~30℃攪拌反應10~20min得到反應液；再將反應液加至微孔濾膜上，真空抽濾，去離子水洗，干燥，得到生物質乳液分離膜。為了增強生物質粉末之間的結合力，先將堿處理的雞腿菇與海藻酸鈉先分別分散于水中形成雞腿菇溶液和海藻酸鈉溶液，并將雞腿菇溶液和海藻酸鈉溶液充分混合形成混合溶液，再將混合溶液于20~30℃攪拌反應10~20min得反應液，然后將反應液加至微孔濾膜上，真空抽濾，去離子水洗，干燥，得到生物質乳液分離膜。上述混合溶液中，雞腿菇的濃度為6.0~8.0mg/mL，海藻酸鈉的濃度為8~12mg/mL。所述微孔濾膜為孔徑0.40~0.45μm的PVDF濾膜；真空抽濾是在壓力0.07~0.09MPa下進行。上述雞腿菇粉末的堿處理，是將粒徑為0.1~0.3μm的雞腿菇粉末在濃度為2.0~4.0mol/LNaOH溶液中攪拌120~150min，過濾，干燥即得。圖1為原始PVDF（a）和本專利技術制備的乳液分離薄膜的SEM圖（b、c）。圖a為原始的PVDF膜具有三維的多孔結構并且平均孔徑為0.45μm。由圖b可以看出，在PVDF濾膜上形成了一種起伏和連續的表面。由圖c及插圖可以看出，在該膜表面極少存在微孔結構，并且該膜孔徑明顯小于原始網膜的孔徑。比較圖a、b、c，說明本專利技術制備的生物質乳液分離薄膜具有微納米復合結構，且薄膜孔徑為0.15~0.4μm。二、生物質乳液分離膜的浸潤性測試1、接觸角測試空氣中液體的接觸角測試：將生物質乳液分離薄膜水平放在接觸角測量儀器上。取4μL液滴（水滴或油滴）進行測量。對水下油的接觸角及油下水的接觸角測試：先將膜浸泡在連續相（水或油）中，待浸潤30min之后水平放在接觸角測量儀器上。分別取4μL分散相的液滴（油滴或水滴）進行測量。圖2（左）、圖3（左）分別為乳液分離膜在空氣中對水滴、油滴的接觸角測試結果；圖2（右）、圖3（右）分別為乳液分離膜在水下對油滴的接觸角、在油下對水滴的接觸角測試。從圖2、3可知，本專利技術制備的乳液分離薄膜在空氣中對水滴和油滴的接觸角都接近0°，而在水下對油的接觸角均大于150°，而對油下水的接觸角均僅大于120°，表明該乳液分離薄膜具有超親水/水下超疏油、超親油/油下超疏水的特殊浸潤性質。2、生物質乳液分離膜對乳液的分離性能將生物質乳液分離膜固定于抽濾裝置后，用連續相液體進行預浸潤；待完全浸潤后，再將被分離的乳液倒入抽濾裝置的乳液分離薄膜上進行抽濾；隨著抽濾的進行，乳液被破乳，連續相透過生物質乳液分離膜流入到抽濾瓶中，而分散相則被阻隔在生物質乳液分離薄膜上方，從而實現有效的乳液中水和油的分離。若連續相液體為水，則被分離的乳液為水包煤油乳液。若連續相液體為煤油，則被分離的乳液為煤油包水乳液。經測試，本專利技術制備的生物質乳液分離膜對水包煤油乳液的分離效率達到99.1%，對煤油包水乳液的分離效率能達到99.4%，因此可以實現對水包煤油乳液、煤油包水乳液中水和油的高效分離。3、對乳液的循環性能測試生物質乳液分離膜完成水包油乳液分離后，用乙醇完全清洗后加以干燥；再用油浸潤生物質分離膜，完成油包水乳液的分離，這樣實現了水包油和油包水乳液的一次循環分離；再用乙醇完全清洗生物質分離膜后，干燥，用于下個循環。經過6次循環分離之后，生物質乳液分離膜的分離效率仍然高達99.0%，展示出良好的循環性和重復性。綜上所述，本專利技術制備的生物質乳液分離薄膜具有超親水/水下超疏油和超親油/油下疏水的特殊浸潤性質，該薄膜不僅能用于分離單一的納米級/亞微米級的乳液（水包油型乳液或者油包水型乳液），還可以針對不同連續相的乳液進行循環分離，并具有分離效率高、可重復使用等優點。另外，本專利技術分離薄膜的制備原料廉價易得，制備過程簡單、操作方便，成本低，可以進行大規模生產和應用。附圖說明圖1為原始PVDF和本專利技術制備的生物質乳液分離膜的SEM圖。圖2為本專利技術制備的生物質乳液分離膜在空氣中對水滴（左）及在水下對油滴（右）的接觸角測試。圖3為本專利技術制備的生物質乳液分離膜在空氣中對油滴（左）及在油下對水滴（右）的接觸角測試。圖4為水包煤油乳液（a）和煤油包水乳液（b）的粒徑分布圖。圖5為本專利技術制備的乳液分離薄膜的循環分離效率及通量圖。具體實施方式下述通過具體實施例對本專利技術乳液分離薄膜分離的制備和性能作進一步說明。實施例1、生物質乳液分離膜的制備將雞腿菇干燥、粉碎至粒徑為0.1~0.3μm；于2.0~4.0mol/L的NaOH溶液中攪拌處理120~150min，過濾，干燥；將堿處理的雞腿菇粉末、海藻酸鈉分別充分分散于水中，形成雞腿菇粉末溶液、海藻酸鈉溶液，再將兩種溶液混合，該混合溶液中，雞腿菇粉末的濃度為6.0~8.0mg/mL，海藻酸鈉的濃度為8~12mg/mL；然后將混合溶液于20~30℃攪拌反應10~20min，得反應液；在真空抽濾裝置中固定有微孔濾膜，該微孔濾膜為孔徑0.40~0.45μm的PVDF濾膜。將反應液加至微孔濾膜上，然后在壓力0.07~0.09MPa下真空抽濾，去離子水沖洗，在45~60℃下干燥，得到生物質乳液分離膜，該分離膜呈微納米復合結構，且薄膜孔徑為0.15~0.4μm。實本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種生物質乳液分離膜的制備方法，是將堿處理的雞腿菇粉末與海藻酸鈉充分分散于水中形成混合溶液，混合溶液于20?~?30℃攪拌反應10?~?20?min得反應液；再將反應液加至微孔濾膜上，真空抽濾，去離子水洗，干燥，得到生物質乳液分離膜。

【技術特征摘要】
1.一種生物質乳液分離膜的制備方法，是將堿處理的雞腿菇粉末與海藻酸鈉充分分散于水中形成混合溶液，混合溶液于20~30℃攪拌反應10~20min得反應液；再將反應液加至微孔濾膜上，真空抽濾，去離子水洗，干燥，得到生物質乳液分離膜。2.如權利要求1所述一種生物質乳液分離膜的制備方法，其特征在于：先將堿處理的雞腿菇與海藻酸鈉分別分散于水中形成腿菇溶液和海藻酸鈉溶液，再將雞腿菇溶液和海藻酸鈉溶液充分混合形成混合溶液，然后將混合溶液于20~30℃攪拌反應10~20min得反應液。3.如權利要求1或2所述一種生物質乳液分離膜的制備方法，其特征在于：所述混合液中，雞腿菇的濃度為6.0~8.0mg/mL，海藻酸鈉的濃度為8~12mg/mL。4.如權利要求1或2所述一種生物質乳液分離膜的制備方法，其特征在于：所述微孔濾膜為孔徑0.40~0.45μm的PVDF濾膜。5.如權利要求1或2所述一種生物質乳液分離膜的制備方法，其特征在于：所述真空抽濾是在壓力0.07~0.09MPa下進行。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李健，關鵬，張容，張研，李謀吉，李建平，
申請(專利權)人：西北師范大學，
類型：發明
國別省市：甘肅,62