CN104959043B - 基于浸润性差异的有机液体分离网膜制备方法及用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于浸润性差异的有机液体分离网膜制备方法及用途。本发明的有机液体分离网膜是以静电纺丝法制备的无机氧化物纤维网膜作为基底，采用表面化学接枝方法，在无机氧化物纤维网膜上修饰一系列不同碳链长度的烷基分子包覆层，从而得到对有机液体具有不同浸润性的网膜。本发明的有机液体分离网膜对各种有机液体具有不同的浸润行为，可根据分离需要调控网膜对有机液体的浸润性，使得表面张力值较低的有机液体穿过网膜，而表面张力值较高的有机液体被网膜截留。本发明的网膜可应用于分离具有不同表面张力值的非均相有机液体，涉及到石油化工、纺织印染、制药、制革、机械加工等众多领域。

Description

基于浸润性差异的有机液体分离网膜制备方法及用途

技术领域

本发明属于化学化工、功能材料技术领域，特别涉及基于浸润性差异的有机液体分离网膜制备方法和用途。

背景技术

有机液体分离是一个与人类日常生活生产紧密相连的课题，涉及到石油化工、纺织印染、制药、制革、机械加工等众多行业。这些液体混合物如果处理不当，会严重污染环境、破环生态平衡、危害人类安全。目前，有机液体之间的分离，一般采用蒸馏法或渗透气化法。这两种方法虽然能达到有效分离的目的，但是都需要投入大型设备，耗时长、成本高。如何快速高效地分离有机液体，是当前一项亟待解决的任务。

中国发明专利CN103263787B、CN102029079B、CN102961893B和CN103316507B中公开的油水分离网膜对油和水表现出明显相反的浸润性，即亲水疏油或者疏水亲油。这些网膜具有的对水和油的截然相反的浸润性，使得水穿透网膜而油被网膜截留，或者油穿透网膜而水被网膜截留，从而实现了快速得分离油水混合物。遗憾的是，这些油水分离网膜对于有机液体却表现出相似的浸润性，无法实现有机液体之间的分离。而且绝大多数网膜材料存在不耐有机溶剂的问题，极大限制了有机液体分离技术的开发和应用。

同样，非专利文献Angew. Chem. Int. Ed. 2004，43，2012； Adv. Mater. 2013，25，2071；Nat. Commun. 2013，4，2276；Angew. Chem. Int. Ed. 2015，54，4527报道的油水分离网膜也存在类似的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供基于浸润性差异的有机液体分离网膜。

本发明的另一目的在于提供一种成本低、速度快、简单便捷的基于浸润性差异的有机液体分离网膜的制备方法。

本发明的再一目的在于提供基于浸润性差异的有机液体分离网膜的用途。

本发明通过以下技术方案实现：

一种有机液体分离网膜，包括由多孔网膜所形成的基底，以及采用表面接枝方法在所述基底上修饰的烷基分子包覆层，其中：

所述的多孔网膜是无机氧化物纤维网膜；

所述烷基分子包覆层是在所述无机氧化物纤维网膜上修饰的一系列不同长度的碳链分子：

所述的有机液体分离网膜具有微米尺度网孔。

本发明的基于浸润性差异的有机液体分离网膜，是以无机氧化物纤维网膜为基底，通过表面化学反应在无机网膜基底上修饰不同长度的碳链分子，得到对有机液体具有浸润性差异的网膜。

本发明的有机液体分离网膜的浸润性差异取决于网膜表面修饰分子的碳链长度。不同长度碳链分子修饰的表面具有不同的表面能，因此，有机液体在网膜上表现出不同的浸润行为，即亲液或疏液。

所述的网膜是静电纺丝法制备的无机纤维网膜。

所述的表面化学反应是气相法或者溶液法。

所述的不同长度碳链分子是带官能团的各种硅烷偶联剂。

本发明的有机液体分离网膜具有稳定性好、分离效率高的特点，可以大面积制备和低成本生产。具有不同碳链长度的硅烷偶联剂，通过气相法或者溶液法，修饰到无机氧化物纤维网膜上。无机氧化物纤维网膜具有微纳米复合结构，修饰了不同长度碳链分子后，这种无机氧化物网膜对有机液体具有显著的浸润性差异，表面张力值较低的液体在网膜上表现出亲液特性，即，在网膜上铺展浸润，能渗透穿过网膜；表面张力值较高的液体在网膜上表现出疏液特性，即，液体不能浸润网膜，被网膜截留，从而实现分离具有不同表面张力的有机液体。

实验结果表明，柴油具有较低的表面张力值（27.7达因/厘米），在本发明的有机液体分离网膜表面的接触角约为0°，能迅速穿过所述的有机液体分离网膜；而甲酰胺（表面张力值为58.4达因/厘米）、二甲基亚砜（表面张力值为42.1达因/厘米）、N, N-二甲基甲酰胺（表面张力值为35.8达因/厘米）等具有较高的表面张力值，在网膜表面的接触角大于120°，不能通过所述的有机液体分离网膜。如将柴油和甲酰胺混合物倒入夹有本发明所述的有机液体分离网膜的玻璃装置中时，柴油具有较低的表面张力值（27.7 达因/厘米），能快速通过有机液体分离网膜，而甲酰胺具有较高的表面张力值（58.4 达因/厘米），被有机液体分离网膜截留，实现混合非均相有机液体分离的目的。该有机液体分离网膜性能稳定，清洗方便，可重复使用。

本发明所述的有机液体分离网膜制备分为：

（1）无机氧化物纤维网膜制备，具体步骤如下：

将聚合物溶于有机溶剂中，搅拌，使之完全溶解，得到稳定透明的聚合物溶液；再用酸溶液调节聚合物溶液的pH值，优选的pH值为3.0；然后加入氧化物溶胶的前驱体，搅拌，使之形成均匀稳定的氧化物溶胶；

采用静电纺丝法，在电场力作用下，将上述步骤（1）中形成的稳定氧化物溶胶静电纺丝形成纤维网膜；

将步骤中得到的纤维网膜，50～80℃，保持6～12 小时；然后以每分钟5～10℃的升温速度，升温到500～700℃，保持6～12小时，自然冷却。得到无机氧化物纤维网膜；

（2）在硅钛复合氧化物纤维网膜上，通过化学法表面修饰不同碳链长度的硅烷，得到不同浸润性的液体分离网膜。具体步骤如下：

将硅烷偶联剂滴入无水溶剂中，浓度为0.4～0.9wt%。然后将新制备的无机氧化物纤维膜浸没到含硅烷偶联剂的无水溶液中，放于密闭容器中，温度为20～60℃，保持12～24小时；

将无机氧化物纤维网膜从含硅烷偶联剂的无水溶液中取出，用丙酮、乙醇清洗，自然晾干，得到液体分离网膜。

步骤（1）中所述的聚合物为聚醚（P123、F68和F127）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚氧乙烯（PEO）；

步骤（1）中所述的有机溶剂为甲醇、乙醇及异丙醇；

步骤（1）中所述的酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸、醋酸；

步骤（1）中所述的氧化物溶胶前驱体为异丙醇钛、正硅酸四乙酯、钛酸四丁酯、锆酸四丁酯、异丙醇铝；

步骤（1）中所述的氧化物溶胶为硅钛复合溶胶、硅锆复合溶胶、硅铝复合溶胶；

步骤（2）中所述的硅烷偶联剂为碳链长度C₁～C₁₈的氯硅烷偶联剂、甲氧基硅烷偶联剂、乙氧基硅烷偶联剂；

步骤（2）中所述的无水溶剂为乙醇、苯、甲苯、二甲苯。

本发明的基于浸润性差异的有机液体分离网膜可用于有机液体之间的分离。

本发明的有机液体分离网膜制备方法简单、原料易得、成本低廉、应用广泛。本发明的有机液体分离网膜分离速度快、分离效果好，对甲酰胺、N, N-二甲基甲酰胺、正己烷、二甲基亚砜、柴油、甲醇、乙二醇、石油醚、氯仿、四氯化碳、汽油、原油、离子液体等均有良好的分离效果。该有机液体分离网膜性能稳定、易于清洗、可重复使用。

附图说明

图1.本发明实施例1制备的有机液体分离网膜的表面形貌扫描电镜照片。

图2.本发明实施例1的在空气中测量二碘甲烷、甲酰胺、乙二醇和正己烷液滴（3微升）在有机液体分离网膜表面的浸润行为的形状照片。

图3. 本发明实施例1制备的有机液体分离网膜用于分离甲酰胺和四氯化碳的实验装置与实验效果照片。

附图中各个标记的含义如下：

a1.二碘甲烷 ，a2.甲酰胺，a3.乙二醇，a4.正己烷

a1，a2，a3三种液体不能浸润该有机液体分离网膜；a4正己烷能穿透该有机液体分离网膜。

b1. 夹具中的有机液体分离网膜，b2. 甲酰胺和四氯化碳的混合物，b3. 分离后的甲酰胺b4.分离后的四氯化碳

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不应看作是对本发明技术方案的限制。

实施例1。

（1）将4克PVP（分子量为1300000）、20克乙醇、4克醋酸置于50毫升三角瓶中，搅拌1～2 小时，形成均匀透明溶液。然后加入7克钛酸四丁酯、5克正硅酸乙酯，再搅拌24小时，形成静电纺丝溶液。

（2）静电纺丝装置如附图所示，将静电纺丝溶液通过注射泵、注射器、延长管与9#平头静电纺丝针头（内径1毫米）相连。高压电源的正极连接静电纺丝针头、负极连接铝箔作为纤维接收板。在高压电场的作用下，静电纺丝溶液被拉伸、固化，形成纤维，收集在接收板上。静电纺丝工作参数分别为：电压为18千伏；注射泵流为2 毫升/小时；针头到接收板距离为20厘米。

（3）将接收板连同其上的纤维网膜，60℃，保持6小时；然后以每分钟5℃的升温速度，升温到500℃，保持6小时，自然冷却。得到与接收板分离的无机氧化物纤维网膜，用镊子除去接收板，得到无机氧化物纤维网膜。

（4）将硅烷偶联剂十四烷基三氯硅烷滴入无水溶剂甲苯20毫升中，浓度为0.5wt%。然后将新制备的无机氧化物纤维膜浸没到含硅烷偶联剂的甲苯溶液中，放于密闭容器中，60℃，12小时。

（5）将无机氧化物纤维网膜从含硅烷偶联剂的甲苯溶液中取出，用丙酮、乙醇清洗，自然晾干，得到有机液体分离网膜。

（6）利用图所示装置进行有机液体分离实验。将上述所得的有机液体分离网膜夹在夹具中间，夹具两端连接进液玻璃管和出液玻璃管。将等体积量的甲酰胺和正己烷混合，磁力搅拌30分钟，得到非均相混合液。将该非均相混合液通过进液管倒入夹有有机液体分离网膜的分离装置中，正己烷具有较低的表面张力值（20.3 达因/厘米），迅速穿过有机液体分离网膜，通过出液管流出；而甲酰胺具有较高的表面张力值（58.4达因/厘米），被截留在有机液体分离网膜上，实现非均相混合有机液体分离目的。

实施例2。

（1）将4克PVP（分子量为1300000）、20克乙醇、4克醋酸置于50毫升三角瓶中，搅拌1～2 小时，形成均匀透明溶液。然后加入7克钛酸四丁酯、5克正硅酸乙酯，再搅拌24小时，形成静电纺丝溶液。

（2）静电纺丝装置如附图所示，将静电纺丝溶液通过注射泵、注射器、延长管与9#平头静电纺丝针头（内径1毫米）相连。高压电源的正极连接静电纺丝针头、负极连接铝箔作为纤维接收板。在高压电场的作用下，静电纺丝溶液被拉伸、固化，形成纤维，收集在接收板上。静电纺丝工作参数分别为：电压为18000伏特；注射泵流为2 毫升/小时；针头到接收板距离为20厘米。

（3）将接收板连同其上的纤维网膜，60℃，保持6小时；然后以每分钟5℃的升温速度，升温到500℃，保持6小时，自然冷却。得到与接收板分离的无机氧化物纤维网膜，用镊子除去接收板，得到无机氧化物纤维网膜。

（4）将硅烷偶联剂十八烷基三甲氧基硅烷滴入无水溶剂甲苯20毫升中，浓度为0.5wt%。然后将新制备的无机氧化物纤维膜浸没到含硅烷偶联剂的甲苯溶液中，放于密闭容器中，60℃，12小时。

（5）将无机氧化物纤维网膜从含硅烷偶联剂的甲苯溶液中取出，用丙酮、乙醇清洗，自然晾干，得到有机液体分离网膜。

（6）利用图所示装置进行有机液体分离实验。将上述所得的有机液体分离网膜夹在夹具中间，夹具两端连接进液玻璃管和出液玻璃管。将等体积量的甲酰胺和四氯化碳混合，磁力搅拌30分钟，得到非均相混合液。将该非均相混合液通过进液管倒入夹有有机液体分离网膜的分离装置中，四氯化碳具有较低的表面张力值（25.9 达因/厘米），迅速穿过有机液体分离网膜，通过出液管流出；而甲酰胺具有较高的表面张力值（58.4达因/厘米），被有机液体分离网膜截留，实现非均相混合有机液体分离目的。

实施例3。

（1）将4克PVP（分子量为1300000）、20克乙醇、4克醋酸置于50毫升三角瓶中，搅拌1～2 小时，形成均匀透明溶液。然后加入7克钛酸四丁酯、5克正硅酸乙酯，再搅拌24小时，形成静电纺丝溶液。

（2）静电纺丝装置如附图所示，将静电纺丝溶液通过注射泵、注射器、延长管与9#平头静电纺丝针头（内径1毫米）相连。高压电源的正极连接静电纺丝针头、负极连接铝箔作为纤维接收板。在高压电场的作用下，静电纺丝溶液被拉伸、固化，形成纤维，收集在接收板上。静电纺丝工作参数分别为：电压为18000伏特；注射泵流为2 毫升/小时；针头到接收板距离为20厘米。

（3）将接收板连同其上的纤维网膜，60℃，保持6小时；然后以每分钟5℃的升温速度，升温到500℃，保持6小时，自然冷却。得到与接收板分离的无机氧化物纤维网膜，用镊子除去接收板，得到无机氧化物纤维网膜。

（4）将硅烷偶联剂十四烷基三氯硅烷滴入无水溶剂甲苯20毫升中，浓度为0.5wt%。然后将新制备的无机氧化物纤维膜浸没到含硅烷偶联剂的甲苯溶液中，放于密闭容器中，60℃，12小时。

（5）将无机氧化物纤维网膜从含硅烷偶联剂的甲苯溶液中取出，用丙酮、乙醇清洗，自然晾干，得到有机液体分离网膜。

（6）利用图所示装置进行有机液体分离实验。将上述所得的有机液体分离网膜夹在夹具中间，夹具两端连接进液玻璃管和出液玻璃管。将等体积量的乙二醇和正己烷混合，磁力搅拌30分钟，得到非均相混合液。将该非均相混合液通过进液管倒入夹有有机液体分离网膜的分离装置中，正己烷具有较低的表面张力值（20.3达因/厘米），迅速穿过有机液体分离网膜，通过出液管流出；而乙二醇具有较高的表面张力值（48.8 达因/厘米），被有机液体分离网膜截留，实现非均相混合有机液体分离目的。

实施例4。

（1）将4克PVP（分子量为1300000）、20克乙醇、4克醋酸置于50毫升三角瓶中，搅拌1～2 小时，形成均匀透明溶液。然后加入7克钛酸四丁酯、5克正硅酸乙酯，再搅拌24小时，形成静电纺丝溶液。

（2）静电纺丝装置如附图所示，将静电纺丝溶液通过注射泵、注射器、延长管与9#平头静电纺丝针头（内径1毫米）相连。高压电源的正极连接静电纺丝针头、负极连接铝箔作为纤维接收板。在高压电场的作用下，静电纺丝溶液被拉伸、固化，形成纤维，收集在接收板上。静电纺丝工作参数分别为：电压为18千伏；注射泵流为2 毫升/小时；针头到接收板距离为20厘米。

（3）将接收板连同其上的纤维网膜，60℃，保持6小时；然后以每分钟5℃的升温速度，升温到500℃，保持6小时，自然冷却。得到与接收板分离的无机氧化物纤维网膜，用镊子除去接收板，得到无机氧化物纤维网膜。

（4）将硅烷偶联剂十四烷基三氯硅烷滴入无水溶剂甲苯20毫升中，浓度为0.5wt%。然后将新制备的无机氧化物纤维膜浸没到含硅烷偶联剂的甲苯溶液中，放于密闭容器中，60℃，12小时。

（5）将无机氧化物纤维网膜从含硅烷偶联剂的甲苯溶液中取出，用丙酮、乙醇清洗，自然晾干，得到液体分离网膜。

（6）利用图所示装置进行非均相有机液体分离实验。将上述所得的非均相有机液体分离网膜夹在夹具中间，夹具两端连接进液玻璃管和出液玻璃管。将等体积量的乙二醇和氯仿混合，磁力搅拌30分钟，得到非均相混合液。将该非均相混合液通过进液管倒入夹有有机液体分离网膜的分离装置中，氯仿具有较低的表面张力值（26.0 达因/厘米），迅速穿过有机液体分离网膜，通过出液管流出；而乙二醇具有较高的表面张力值（48.8 达因/厘米），被有机液体分离网膜截留，实现非均相混合液体分离目的。

实施例5。

（1）将4克PVP（分子量为1300000）、20克乙醇、4克醋酸置于50毫升三角瓶中，搅拌1～2 小时，形成均匀透明溶液。然后加入7克钛酸四丁酯、5克正硅酸乙酯，再搅拌24小时，形成静电纺丝溶液。

（2）静电纺丝装置如附图所示，将静电纺丝溶液通过注射泵、注射器、延长管与9#平头静电纺丝针头（内径1毫米）相连。高压电源的正极连接静电纺丝针头、负极连接铝箔作为纤维接收板。在高压电场的作用下，静电纺丝溶液被拉伸、固化，形成纤维，收集在接收板上。静电纺丝工作参数分别为：电压为18000伏特；注射泵流为2 毫升/小时；针头到接收板距离为20厘米。

（3）将接收板连同其上的纤维网膜，60℃，保持6小时；然后以每分钟5℃的升温速度，升温到500℃，保持6小时，自然冷却。得到与接收板分离的无机氧化物纤维网膜，用镊子除去接收板，得到无机氧化物纤维网膜。

（4）将硅烷偶联剂十四烷基三氯硅烷滴入无水溶剂甲苯20毫升中，浓度为0.5wt%。然后将新制备的无机氧化物纤维膜浸没到含硅烷偶联剂的甲苯溶液中，放于密闭容器中，60℃，12小时。

（5）将无机氧化物纤维网膜从含硅烷偶联剂的甲苯溶液中取出，用丙酮、乙醇清洗，自然晾干，得到有机液体分离网膜。

（6）利用图所示装置进行非均相有机液体分离实验。将上述所得的非均相有机液体分离网膜夹在夹具中间，夹具两端连接进液玻璃管和出液玻璃管。将等体积量的二甲基亚砜和柴油混合，磁力搅拌30分钟，得到非均相混合液。将该非均相混合液通过进液管倒入夹有有机液体分离网膜的分离装置中，柴油具有较低的表面张力值（27.7达因/厘米），迅速穿过有机液体分离网膜，通过出液管流出；而二甲基亚砜具有较高的表面张力值（42.1 达因/厘米），被截留有机液体分离网膜，实现非均相混合有机液体分离目的。

实施例6。

（1）将4克PVP（分子量为1300000）、20克乙醇、4克醋酸置于50毫升三角瓶中，搅拌1～2 小时，形成均匀透明溶液。然后加入7克钛酸四丁酯、5克正硅酸乙酯，再搅拌24小时，形成静电纺丝溶液。

（2）静电纺丝装置如附图所示，将静电纺丝溶液通过注射泵、注射器、延长管与9#平头静电纺丝针头（内径1毫米）相连。高压电源的正极连接静电纺丝针头、负极连接铝箔作为纤维接收板。在高压电场的作用下，静电纺丝溶液被拉伸、固化，形成纤维，收集在接收板上。静电纺丝工作参数分别为：电压为18000伏特；注射泵流为2 毫升/小时；针头到接收板距离为20厘米。

（3）将接收板连同其上的纤维网膜，60℃，保持6小时；然后以每分钟5℃的升温速度，升温到500℃，保持6小时，自然冷却。得到与接收板分离的无机氧化物纤维网膜，用镊子除去接收板，得到无机氧化物纤维网膜。

（4）将硅烷偶联剂十四烷基三氯硅烷滴入无水溶剂甲苯20毫升中，浓度为0.5wt%。然后将新制备的无机氧化物纤维膜浸没到含硅烷偶联剂的甲苯溶液中，放于密闭容器中，60℃，12小时。

（5）将无机氧化物纤维网膜从含硅烷偶联剂的甲苯溶液中取出，用丙酮、乙醇清洗，自然晾干，得到有机液体分离网膜。

（6）利用图所示装置进行非均相液体分离实验。将上述所得的非均相有机液体分离网膜夹在夹具中间，夹具两端连接进液玻璃管和出液玻璃管。将等体积量的N, N-二甲基甲酰胺和柴油混合，磁力搅拌30分钟，得到非均相混合液。将该非均相混合液通过进液管倒入夹有有机液体分离网膜的分离装置中，柴油具有较低的表面张力值（27.7达因/厘米），迅速穿过有机液体分离网膜，通过出液管流出；而N, N-二甲基甲酰胺具有较高的表面张力值（35.8 达因/厘米），被有机液体分离网膜截留，实现非均相混合有机液体分离目的。

实施例7。

（1）将4克PVP（分子量为1300000）、20克乙醇、4克醋酸置于50毫升三角瓶中，搅拌1～2 小时，形成均匀透明溶液。然后加入7克钛酸四丁酯、5克正硅酸乙酯，再搅拌24小时，形成静电纺丝溶液。

（2）静电纺丝装置如附图所示，将静电纺丝溶液通过注射泵、注射器、延长管与9#平头静电纺丝针头（内径1毫米）相连。高压电源的正极连接静电纺丝针头、负极连接铝箔作为纤维接收板。在高压电场的作用下，静电纺丝溶液被拉伸、固化，形成纤维，收集在接收板上。静电纺丝工作参数分别为：电压为18000伏特；注射泵流为2 毫升/小时；针头到接收板距离为20厘米。

（3）将接收板连同其上的纤维网膜，60℃，保持6小时；然后以每分钟5℃的升温速度，升温到500℃，保持6小时，自然冷却。得到与接收板分离的无机氧化物纤维网膜，用镊子除去接收板，得到无机氧化物纤维网膜。

（4）将硅烷偶联剂十四烷基三氯硅烷滴入无水溶剂甲苯20毫升中，浓度为0.5wt%。然后将新制备的无机氧化物纤维膜浸没到含硅烷偶联剂的甲苯溶液中，放于密闭容器中，60℃，12小时。

（5）将无机氧化物纤维网膜从含硅烷偶联剂的甲苯溶液中取出，用丙酮、乙醇清洗，自然晾干，得到有机液体分离网膜。

（6）利用图所示装置进行非均相有机液体分离实验。将上述所得的非均相有机液体分离网膜夹在夹具中间，夹具两端连接进液玻璃管和出液玻璃管。将等体积量的柴油和甲醇混合，磁力搅拌30分钟，得到非均相混合液。将该非均相混合液通过进液管倒入夹有有机液体分离网膜的分离装置中，甲醇具有较低的表面张力值（23.5 达因/厘米），迅速穿过有机液体分离网膜，通过出液管流出；而柴油具有较高的表面张力值（27.7达因/厘米），被有机液体分离网膜截留，实现非均相混合有机液体分离目的。

实施例8。

（1）将4克PVP（分子量为1300000）、20克乙醇、4克醋酸置于50毫升三角瓶中，搅拌1～2 小时，形成均匀透明溶液。然后加入7克钛酸四丁酯、5克正硅酸乙酯，再搅拌24小时，形成静电纺丝溶液。

（2）静电纺丝装置如附图所示，将静电纺丝溶液通过注射泵、注射器、延长管与9#平头静电纺丝针头（内径1毫米）相连。高压电源的正极连接静电纺丝针头、负极连接铝箔作为纤维接收板。在高压电场的作用下，静电纺丝溶液被拉伸、固化，形成纤维，收集在接收板上。静电纺丝工作参数分别为：电压为18000伏特；注射泵流为2 毫升/小时；针头到接收板距离为20厘米。

（3）将接收板连同其上的纤维网膜，60℃，保持6小时；然后以每分钟5℃的升温速度，升温到500℃，保持6小时，自然冷却。得到与接收板分离的无机氧化物纤维网膜，用镊子除去接收板，得到无机氧化物纤维网膜。

（4）将硅烷偶联剂甲基三甲氧基硅烷滴入无水溶剂甲苯20毫升中，浓度为0.5wt%。然后将新制备的无机氧化物纤维膜浸没到含硅烷偶联剂的甲苯溶液中，放于密闭容器中，60℃，12小时。

（5）将无机氧化物纤维网膜从含硅烷偶联剂的甲苯溶液中取出，用丙酮、乙醇清洗，自然晾干，得到有机液体分离网膜。

（6）利用图所示装置进行非均相有机液体分离实验。将上述所得的非均相有机液体分离网膜夹在夹具中间，夹具两端连接进液玻璃管和出液玻璃管。将等体积量的离子液体（1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[OMIm]BF₄）和甲酰胺混合，磁力搅拌30分钟，得到非均相混合液。将该非均相混合液通过进液管倒入夹有有机液体分离网膜的分离装置中，离子液体1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[OMIm]BF₄具有较低表面张力值（29.8 达因/厘米），穿过液体分离网膜，通过出液管流出；而甲酰胺具有较高的表面张力值（58.4达因/厘米），被有机液体分离网膜截留，实现非均相混合有机液体分离目的。

Claims (10)

1.有机液体分离网膜用于基于液体浸润性差异的非均相混合有机液体之间的分离的用途，

所述有机液体分离网膜包括由多孔网膜所形成的基底，以及采用表面接枝方法在所述基底上修饰的烷基分子包覆层，

所述的多孔网膜是无机氧化物纤维网膜；

所述烷基分子包覆层是在所述无机氧化物纤维网膜上修饰的一系列不同长度的碳链分子，以使得所述有机液体分离网膜对非均相混合有机液体中单组份液体具有不同的浸润性；

所述的有机液体分离网膜具有微米尺度网孔；

其特征在于，所述非均相混合有机液体包括具有第一表面张力值的第一有机液体，和具有第二表面张力值的第二有机液体，所述有机液体分离网膜对混合有机液体中单组份液体具有不同的浸润性，所述第一表面张力值大于所述第二表面张力值，以使得在空气中对所述具有第一表面张力值的第一有机液体的接触角大于120°，同时对所述具有第二表面张力值的第二有机液体的接触角接近0°，以使得所述第一有机液体能够通过所述有机液体分离网膜，所述第二有机液体能够被所述有机液体分离网膜截留。

2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的无机氧化物纤维网膜采用静电纺丝法制备。

3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的表面接枝选自气相反应法、液相反应法。

4.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的不同长度的碳链分子为含官能团的C₁～C₁₈的偶联剂。

5.根据权利要求4所述的用途，其特征在于，所述含官能团的C₁～C₁₈的偶联剂选自：C₁～C₁₈的氯硅烷偶联剂、C₁～C₁₈的甲氧基硅烷偶联剂、C₁～C₁₈的乙氧基硅烷偶联剂的一种。

6.根据权利要求5所述的用途，其特征在于，所述的C₁～C₁₈的氯硅烷偶联剂选自甲基三氯硅烷、乙基三氯硅烷、丙基三氯硅烷、丁基三氯硅烷、异丁基三氯硅烷、戊基三氯硅烷、己基三氯硅烷、辛基三氯硅烷、癸基三氯硅烷、十二烷基三氯硅烷、十四烷基三氯硅烷、十六烷基三氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、三氯(1H,1H, 2H, 2H-全氟辛基)硅烷中的一种；

所述的C₁～C₁₈的甲氧基硅烷偶联剂选自甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、戊基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十四烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、1H, 1H, 2H, 2H-全氟癸基三甲氧基硅烷中的一种；

所述的C₁～C₁₈的乙氧基硅烷偶联剂选自甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、戊基三乙氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十四烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷中的一种。

7.根据权利要求1-6之一所述的用途，其特征在于，所述的有机液体分离网膜的制备方法包括以下步骤：

（1）静电纺丝法制备无机氧化物纤维网膜，具体步骤如下：

1.1将聚合物溶于有机溶剂中，搅拌，使之完全溶解，得到稳定透明的聚合物溶液；再用酸溶液调节聚合物溶液的pH值；然后加入氧化物溶胶的前驱体，搅拌，使之形成均匀稳定的氧化物溶胶；

1.2采用静电纺丝法，在电场力作用下，将上述步骤1.1中形成的稳定氧化物溶胶静电纺丝形成纤维网膜；

1.3将步骤1.2中得到的纤维网膜，50～80℃，保持6～12 小时；然后以每分钟5～10℃的升温速度，升温到500～700℃，保持6～12小时，自然冷却，得到无机氧化物纤维网膜；

（2）在无机氧化物纤维网膜上，通过化学法表面修饰不同碳链长度的硅烷，得到不同浸润性的液体分离网膜，以使得所述有机液体分离网膜对非均相混合有机液体中单组份液体具有不同的浸润性，所述第一表面张力值大于所述第二表面张力值，以使得在空气中对所述具有第一表面张力值的第一有机液体的接触角大于120°，同时对所述具有第二表面张力值的第二有机液体的接触角接近0°，以使得所述第一有机液体能够通过所述有机液体分离网膜，所述第二有机液体能够被所述有机液体分离网膜截留；具体步骤如下：

2.1将硅烷偶联剂滴入无水溶剂中，浓度为0.4～0.9wt%；

然后将新制备的无机氧化物纤维膜浸没到含硅烷偶联剂的无水溶液中，放于密闭容器中，温度为20～60℃，保持12～24小时；

2.2将无机氧化物纤维网膜从含硅烷偶联剂的无水溶液中取出，用丙酮、乙醇清洗，自然晾干，得到有机液体分离网膜。

8.根据权利要求7所述的用途，其特征在于：

所述步骤（1）中的聚合物为聚醚、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚氧乙烯（PEO）中的一种或任意组合；

所述步骤（1）中的有机溶剂为甲醇、乙醇及异丙醇中的一种或任意组合；

所述步骤（1）中的酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸、醋酸中的一种或任意组合；

所述步骤（1）中的氧化物溶胶前驱体为异丙醇钛、正硅酸四乙酯、钛酸四丁酯、锆酸四丁酯、异丙醇铝中的一种或任意组合；

所述步骤（1）中所述的氧化物溶胶为硅钛复合溶胶、硅锆复合溶胶、硅铝复合溶胶中的一种或任意组合；

所述步骤（2）中的硅烷偶联剂为碳链长度C₁～C₁₈的氯硅烷偶联剂、甲氧基硅烷偶联剂、乙氧基硅烷偶联剂中的一种或任意组合；

所述步骤（2）中的无水溶剂为乙醇、苯、甲苯、二甲苯中的一种或任意组合。

9.根据权利要求7所述的用途，其特征在于，所述聚合物溶液的pH值为3.0。

10.根据权利要求8所述的用途，其特征在于，所述的聚醚为P123、F68和F127。