一種基于液體表面張力差異分離有機混合液體的分離膜的制備方法和應用

文檔序號:9774518
一種基于液體表面張力差異分離有機混合液體的分離膜的制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于污水處理技術領域,涉及油油分離的方法,具體地說,是指一種基于液體表面張力差異分離有機混合液體的分離膜及其制備和應用。
【背景技術】
[0002]廢液處理一直是個值得思考的問題,尤其是在污水處理、食品加工和工業廢水等方面。廢液處理主要分為固液分離、油水分離和油油分離,其中最困難的分離是油油分離。目前常用于油油分離的方法包括萃取、蒸餾、吸收等,然而,這些方法成本高,毒性大,會對環境和人類健康造成很大的威脅。因此,選擇一個高效、環保的油油分離方法是很重要的。近年來,研究員研究了多種天然材料的結構和性能發現材料的表面結構和化學成分是影響固體表面潤濕性的主要因素。在理論基礎上,很多具有特殊潤濕性的材料已經被制備出來并被用于油水分離,基底材料主要包括織物、泡沫、無機金屬網(Zhang,F.,et al.,Nanowire-haired inorganic membranes with superhydrophiIicity and underwaterultralow adhesive superoIeophobicity for high-efficiency oil/waterseparat1n.Adv Mater,2013.25(30):p.4192-8)等。
[0003]實際上,工業廢水污染物是多種多樣的,當前油水分離的策略不能完全滿足廢水處理的需要。對于廢水的處理,油和水的分離是廢液處理的小部分,對于廢液的有機混合液的分離也是一個需要解決問題,因為它不僅能防止二次污染,同時也提升了有機溶劑的回收利用。因此,提出新的策略處理廢水是很必要的。

【發明內容】

[0004]針對現有的廢水處理方式中存在的不足,本發明旨在設計一種特殊浸潤性功能分離膜對廢水中的有機混合液體進行高效分離;本發明的方法能夠基于表面張力的差異選擇透過有機混合液體中表面張力30mN/m以下的液體。
[0005]本發明首先提供一種基于液體表面張力差異分離有機混合液體的分離膜的制備方法,所述方法包括如下步驟:
[0006]第一步,金屬網A上粗糙結構的制備:
[0007 ]將金屬網A在丙酮、乙醇、蒸餾水中超聲清洗去除污物。將洗凈的金屬網A浸入溶液B中制備粗糙結構,蒸餾水超聲烘干。優選的,在金屬網A浸入溶液B之前,先在鹽酸溶液中浸泡除去表面氧化物。所述的金屬網A在溶液B中的浸入時間為3?30min。所述的蒸餾水超聲烘干的時間為10?30min。所述的粗糙結構是指附著在金屬網A上的納米針狀結構。
[0008]第二步,低表面能物質的修飾:
[0009]將金屬網A用低表面能物質C修飾,形成超疏水超親油的金屬網,得到分離膜A。
[0010]所述的金屬網A為銅網、不銹鋼網等多孔金屬網的一種。溶液B為氫氧化鈉和過硫酸鉀的混合溶液,或者為氯化銅溶液或硝酸溶液中的一種?;旌先芤褐袣溲趸c溶液濃度范圍lmol/L?3mol/L,過硫酸鉀溶液的濃度范圍為0.lmol/L?0.5mol/L;所述氯化銅溶液濃度范圍為0.lmol/L?lmol/L;所述硝酸溶液濃度范圍3mol/L?5mol/L。所述低表面能物質C為全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷或十六烷基硫醇等低表面能物質中的一種。低表面能物質的修飾方法包括氟硅烷醇溶液中浸泡和氣相沉積法修飾其中的一種。氟硅烷醇溶液的質量百分比濃度為0.1?5%,氣相沉積法所選擇的溫度100?180°C,修飾時間2?I Oh。
[0011]本發明還提供一種應用所述的分離膜分離有機混合液體的方法,具體為:
[0012]將制備好的分離膜固定好,有機混合液體中表面張力30mN/m以下的液體可以透過分離膜A,實現基于表面張力差異的有機混合液體的分離。進一步的,分別選擇表面張力36mN/m以上和30mN/m以下的兩種不互溶有機溶劑液體進行染色并混合得到有機混合液體D。將有機混合液體D傾倒在制備的分離膜A上進行分離。
[0013]所述的有機混合液體D中的兩種液體,表面張力36mN/m以上的有機溶劑液體可以是甲酰胺、乙二醇或丙二醇等,表面張力30mN/m以下的有機溶劑液體,可以是石油醚、正己烷、正庚烷、四氯化碳、十二烷、十六烷或二甲苯等。
[0014]本發明提出了一種基于液體表面張力差異分離有機混合液體的分離膜的制備方法和應用,所述制備方法以無機金屬網A為基底,經過表面粗糙結構的形成和低表面能物質的修飾,得到了具有基于液體液體表面張力差異分離有機混合液體的分離膜A,只有液體表面張力30mN/m以下的有機溶劑液體才被允許透過所述分離膜A。本發明實現了基于液體表面張力差的有機混合液體的分離?;诠逃械哪腿軇┬院蛢灹嫉臋C械性能,該分離膜A可以反復分離有機混合溶劑。本發明為實現多相液體混合物的分離提供了一個新的發展方向。同時促進了在生活和工業廢水處理領域的實際應用。
[0015]本發明的優點在于:
[0016](I)與現有的油水分離方法相比,本發明制備的分離膜基底具有較好的機械性能和耐溶劑性,為分離有機溶劑提供了良好的基礎。
[0017](2)本發明提供的有機混合液體的分離方式可以將表面張力分別為36mN/m以上和30mN/m以下的有機溶劑分離,突破了現有的分離混合液體體系的局限性。
【附圖說明】
[0018]圖1本發明中分離膜A的掃面電鏡圖片;
[0019]圖2本發明中分離膜A的浸潤性表征。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。
[0021]實施例1
[0022]將商用的銅網分別在丙酮、乙醇、蒸餾水中超聲清洗除去表面上的污物,之后在HCl中浸泡除去表面氧化物。烘干后將洗凈的銅網浸泡在2.5M的氫氧化鈉和0.1M過硫酸鉀的混合水溶液中30min,用蒸餾水洗凈烘干,在銅網上制備得到粗糙結構。如圖1所示,納米針狀結構均勻的附著在銅網的表面,并且沒有堵塞孔徑。將具有粗糙結構的銅網在全氟癸基三乙氧基硅烷中150°C修飾2h,得到分離膜A。如圖2所示,甲酰胺液滴(4yL)在分離膜A上顯示疏油性,說明分離膜A具有良好的疏油性質,甲酰胺在分離膜上的接觸角高達145.5°。
[0023]將制備的產物分離膜A裁剪并固定在兩個鋼法蘭之間,鋼法蘭的兩個上下端口分別連接玻璃管,上管口作為有機混合液體的注入口,下管口作為液體的出口。將甲酰胺和正己烷的混合液體傾倒在分離膜A上進行分離。甲酰胺被截留在分離膜A的上面而正己烷透過了分離膜A,分離效率達到了 98 %以上。
[0024]實施例2
[0025]將商用的不銹鋼網分別在丙酮、乙醇、蒸餾水中超聲清洗除去表面上的污物。在IMHCl中浸泡1min除去表面的氧
再多了解一些
當前第1頁1 2 
網友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1