CN102660870B

CN102660870B - 一种油水分离布料的制备方法

Info

Publication number: CN102660870B
Application number: CN2012101638082A
Authority: CN
Inventors: 王成毓; 张明; 王书良
Original assignee: Northeast Forestry University
Current assignee: Northeast Forestry University
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2032-05-24
Also published as: CN102660870A

Abstract

油水分离布料的制备方法，属于功能材料技术领域。所述方法步骤如下：一、将布料清洗干净并干燥；二、将氢氧化钠和六水合硝酸锌颗粒先后加入水中，磁力搅拌，水洗，离心，干燥；三、将该法得到的氧化锌颗粒，利用硬脂酸进行疏水改性，醇洗，干燥；四、配置聚苯乙烯的四氢呋喃溶液，将疏水氧化锌颗粒均匀分散其中；五、方法1：将布料浸于上述混合溶液中，取出置于清洁的表面皿中，室温干燥；方法2：将布料平铺于清洁的表面皿中，吸取一定上述混合溶液均匀涂于布料表面，室温干燥，即得到油水分离布料。本发明的方法工艺简单，经济成本低，周期短，能耗小，无需复杂的专用设备，更不存在繁多的后续问题，未来将会有很大的应用前景。

Description

一种油水分离布料的制备方法

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种微纳米分级结构的油水分离布料的制备方法。

背景技术

油料中的游离水，是影响油料品质的关键因素，因此，开发一种既经济实用，又能循环利用的油水分离材料是过滤分离行业的一个重要课题。

中国专利申请号201110071481.1公开了一种油水分离装置及制备方法，利用金属网进行通油挡水。中国专利申请号200910242075.X公开了一种抗污染油水分离超滤膜的制备方法。虽两者均具备一定的油水分离效果，但稳定性不足，例如不耐酸、碱，不抗盐，而且使用了含氟化合物，存在成本高、能耗大、工艺复杂、制备周期长、对设备要求高、后续问题繁多以及污染环境等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种省时、简便、成本低廉的油水分离布料的制备方法，以克服现有技术中油水分离材料的制备方法工艺复杂、能耗大、成本高、条件苛刻、后续问题繁多等问题。

本发明的油水分离布料的制备方法按以下步骤进行：

一、将布料清洗干净并干燥；

二、将质量分数分别为水的1~2%和0.5~2.5%的氢氧化钠和六水合硝酸锌颗粒先后加入水中，于75±5℃下磁力搅拌12～24h，水洗，离心，干燥；

三、将该法得到的氧化锌颗粒，利用质量分数为其6～10%的硬脂酸进行疏水改性，改性时间为2~4h，温度为75±5℃，醇洗，干燥；

四、配置聚苯乙烯的四氢呋喃溶液，聚苯乙烯的用量为四氢呋喃质量的0.88～4%，将质量分数为四氢呋喃0.44～4%的疏水氧化锌颗粒均匀分散其中；

五、方法1：将布料浸于上述混合溶液中，1~3min后取出置于清洁的表面皿中，室温干燥，即得到油水分离布料；

方法2：将布料平铺于清洁的表面皿中，吸取一定上述混合溶液均匀涂于布料表面，室温干燥，即得到油水分离布料。

本发明通过复合纳米氧化锌、硬脂酸及聚苯乙烯，于布料表面形成一种具备微纳米分级结构的疏水性薄膜。其中纳米氧化锌颗粒以及布料本身的纹孔结构提供的微纳米粗糙度，与低表面能物质硬脂酸和聚苯乙烯的表面修饰，是该稳定的疏水性布料得以成功制备的关键。

本发明所研制的疏水亲油性布料，实现了更为高效的油水分离过程处理，适用于煤油、汽油、柴油、机油以及甲苯、正己烷、丙酮、油酸、正庚烷、二氯甲烷等不与水互溶的有机溶剂。

实验证明，水在经本发明处理后的布料表面的接触角为127°～155°，因而水可以被成功截留于其表面；而不与水互溶的有机溶剂，例如油酸，正己烷等等，在经本发明处理后的布料表面的接触角几乎为0°，可以自由通过该布料的空隙流出，从而实现了有效的油水分离过程。而且，经本发明的方法得到的布料无毒无异味，不会对人体健康和环境造成不良影响，质地柔软，且具备一定的稳定性，如耐酸、耐碱、抗盐，可重复利用，其水滴截留率更是高达99%，是作为有效油水分离材料的最佳选择。

本发明的方法工艺简单，经济成本低，周期短，能耗小，无需复杂的专用设备，更不存在繁多的后续问题，未来会有很大的应用前景。

附图说明

图1为本发明制备的油水分离布料与水的接触角照片。

图2为本发明制备的油水分离布料与油酸的接触角照片。

图3为本发明制备的油水分离布料的高倍率的扫描电镜照片。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的油水分离布料的制备方法按以下步骤进行：

一、将布料清洗干净并干燥；

二、将质量分数分别为水的1.3%和1%的氢氧化钠和六水合硝酸锌颗粒先后加入水中，于75±5℃下磁力搅拌24h，水洗，离心，干燥；

三、将该法得到的氧化锌颗粒利用质量分数为其8%的硬脂酸进行疏水改性，改性时间为3h，温度为75±5℃，醇洗，干燥；

四、配置聚苯乙烯的四氢呋喃溶液，聚苯乙烯的用量为四氢呋喃质量的2.22%，将质量分数为四氢呋喃的2.22%的疏水氧化锌颗粒均匀分散其中；

五、将布料平铺于清洁的表面皿中，吸取一定上述混合溶液均匀涂于布料表面，室温干燥，即得到油水分离布料。

本实施方式制得的油水分离布料，水在其表面的接触角为155°（见图1），因而水可以被成功截留于其表面；而不与水互溶的有机溶剂如油酸，正己烷等等，在其表面的接触角几乎为0°（见图2），可以自由通过该布料的空隙流出，从而实现有效的油水分离过程。其中纳米氧化锌颗粒以及布料本身的纹孔结构提供的微纳米粗糙度，与低表面能物质硬脂酸和聚苯乙烯的表面修饰，是该稳定的超疏水性布料得以成功制备的关键（见图3）。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤四中聚苯乙烯的质量分数为四氢呋喃的4%。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤四中聚苯乙烯的质量分数为四氢呋喃的0.88%。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤四中聚苯乙烯的质量分数为四氢呋喃的1.33%。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤四中聚苯乙烯的质量分数为四氢呋喃的1.78%。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤四中聚苯乙烯的质量分数为四氢呋喃的2.67%。其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤四中聚苯乙烯的质量分数为四氢呋喃的3.11%。其它与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤四中聚苯乙烯的质量分数为四氢呋喃的3.56%。其它与具体实施方式一至七之一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤四中聚苯乙烯的质量分数为四氢呋喃的0.88～4%。其它与具体实施方式一至八之一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤四中疏水氧化锌颗粒的质量分数为四氢呋喃的0.44%。其它与具体实施方式一至九之一相同。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：步骤四中疏水氧化锌颗粒的质量分数为四氢呋喃的0.88%。其它与具体实施方式一至十之一相同。

具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是：步骤四中疏水氧化锌颗粒的质量分数为四氢呋喃的1.33%。其它与具体实施方式一至十一之一相同。

具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十二之一不同的是：步骤四中疏水氧化锌颗粒的质量分数为四氢呋喃的1.78%。其它与具体实施方式一至十二之一相同。

具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同的是：步骤四中疏水氧化锌颗粒的质量分数为四氢呋喃的2.67%。其它与具体实施方式一至十三之一相同。

具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一至十四之一不同的是：步骤四中疏水氧化锌颗粒的质量分数为四氢呋喃的3.11%。其它与具体实施方式一至十四之一相同。

具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式一至十五之一不同的是：步骤四中疏水氧化锌颗粒的质量分数为四氢呋喃的3.56%。其它与具体实施方式一至十五之一相同。

具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式一至十六之一不同的是：步骤四中疏水氧化锌颗粒的质量分数为四氢呋喃的4%。其它与具体实施方式一至十六之一相同。

具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式一至十七之一不同的是：步骤四中疏水氧化锌颗粒的质量分数为四氢呋喃的0.44～4%。其它与具体实施方式一至十七之一相同。

具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式一至十八之一不同的是：步骤五中将布料浸于混合溶液中，1min后取出置于清洁的表面皿中，室温干燥，即得到油水分离布料。其它与具体实施方式一至十八之一相同。

具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式一至十九之一不同的是：步骤二中的磁力搅拌时间为12h。其它与具体实施方式一至十九之一相同。

具体实施方式二十一：本实施方式与具体实施方式一至二十之一不同的是：步骤二中的磁力搅拌时间为12～24 h。其它与具体实施方式一至二十之一相同。

具体实施方式二十二：本实施方式与具体实施方式一至二十一之一不同的是：步骤三中利用质量分数为氧化锌6%的硬脂酸对氧化锌进行疏水改性。其它与具体实施方式一至二十一之一相同。

具体实施方式二十三：本实施方式与具体实施方式一至二十二之一不同的是：步骤三中利用质量分数为氧化锌10%的硬脂酸对氧化锌进行疏水改性。其它与具体实施方式一至二十二之一相同。

具体实施方式二十四：本实施方式与具体实施方式一至二十三之一不同的是：步骤三中利用质量分数为氧化锌6～10%的硬脂酸对氧化锌进行疏水改性。其它与具体实施方式一至二十三之一相同。

具体实施方式二十五：本实施方式与具体实施方式一至二十四之一不同的是：步骤五中将布料浸于混合溶液中，2min后取出置于清洁的表面皿中，室温干燥，即得到油水分离布料。其它与具体实施方式一至二十四之一相同。

具体实施方式二十六：本实施方式与具体实施方式一至二十五之一不同的是：步骤五中将布料浸于混合溶液中，3min后取出置于清洁的表面皿中，室温干燥，即得到油水分离布料。其它与具体实施方式一至二十五之一相同。

具体实施方式二十七：本实施方式与具体实施方式一至二十六之一不同的是：步骤五中将布料浸于混合溶液中，1~3min后取出置于清洁的表面皿中，室温干燥，即得到油水分离布料。其它与具体实施方式一至二十六之一相同。

具体实施方式二十八：本实施方式与具体实施方式一至二十七之一不同的是：步骤三中改性时间为2h。其它与具体实施方式一至二十七之一相同。

具体实施方式二十九：本实施方式与具体实施方式一至二十八之一不同的是：步骤三中改性时间为4h。其它与具体实施方式一至二十八之一相同。

具体实施方式三十：本实施方式与具体实施方式一至二十九之一不同的是：步骤三中改性时间为2~4h。其它与具体实施方式一至二十九之一相同。

具体实施方式三十一：本实施方式与具体实施方式一至三十之一不同的是：步骤二中投加的氢氧化钠颗粒的质量分数为水的1~2%。其它与具体实施方式一至三十之一相同。

十时间为是：步骤三施方式一至二十具体实施方式三十二：本实施方式与具体实施方式一至三十一之一不同的是：步骤二中投加的六水合硝酸锌颗粒的质量分数为水的0.5~2.5%。其它与具体实施方式一至三十一之一相同。

Claims

1.一种油水分离布料的制备方法，其特征在于所述方法步骤如下：

一、将布料清洗干净并干燥;

二、将质量分数分别为水的1～2%和0.5～2.5%的氢氧化钠和六水合硝酸锌颗粒先后加入水中，于75±5℃下磁力搅拌12～24h，水洗，离心，干燥;

三、将得到的氧化锌颗粒，利用质量分数为其6～10%的硬脂酸进行疏水改性，改性时间为2～4h，温度为75±5℃，醇洗，干燥;

四、配制聚苯乙烯的四氢呋喃溶液，聚苯乙烯的用量为四氢呋喃质量的0.88～4%，将质量分数为四氢呋喃0.44～4%的疏水氧化锌颗粒均匀分散其中;

五、将布料浸于上述溶液中，1～3min后取出置于清洁的表面皿中，室温干燥，即得到油水分离布料。

2.根据权利要求1所述的油水分离布料的制备方法，其特征在于所述步骤五为：将布料平铺于清洁的表面皿中，吸取一定上述溶液均匀涂于布料表面，室温干燥，即得到油水分离布料。

3.根据权利要求1所述的油水分离布料的制备方法，其特征在于所述步骤二中，投加的氢氧化钠颗粒的质量分数为水的1.3%。

4.根据权利要求1所述的油水分离布料的制备方法，其特征在于所述步骤二中，投加的六水合硝酸锌颗粒的质量分数为水的1%。

5.根据权利要求1所述的油水分离布料的制备方法，其特征在于所述步骤二中，磁力搅拌24h。

6.根据权利要求1所述的油水分离布料的制备方法，其特征在于所述步骤二中，温度控制为75℃。

7.根据权利要求1所述的油水分离布料的制备方法，其特征在于所述步骤三中，硬脂酸的用量为氧化锌颗粒质量分数的8%。

8.根据权利要求1所述的油水分离布料的制备方法，其特征在于所述步骤三中，改性时间为3h。

9.根据权利要求1所述的油水分离布料的制备方法，其特征在于所述步骤三中，温度控制为75℃。

10.根据权利要求1所述的油水分离布料的制备方法，其特征在于所述步骤四中，聚苯乙烯的质量分数为四氢呋喃的2.22%，疏水氧化锌颗粒的质量分数为四氢呋喃的2.22%。