CN107043948A - 一种用于油水乳液分离的超亲水/水下超疏油的不锈钢网的制备方法 - Google Patents

一种用于油水乳液分离的超亲水/水下超疏油的不锈钢网的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于用于乳液分离的网的制备技术领域，特别涉及一种用于油水乳液分离的超亲水/水下超疏油的不锈钢网的制备方法。所述方法包括了三电极体系下恒流电镀铜颗粒，铜镀层的不锈钢网的干燥及清洗，铜镀层不锈钢网的氧化等步骤。制得的不锈钢网其润湿性表现为在空气中超亲水(对水的接触角约0°)、水下超疏油(对油的接触角大于150°)的特点，而且能够在重力作用下有效分离乳化剂稳定的水包油乳液，通过调控电镀时间可以控制孔径的大小从而调控乳液分离的流速。其制备过程简单、快速。无毒环保，选用的为无机物铜镀层，与其他有些有机高分子聚合物相比，材料易得、成本低，适合于大面积制备，用于含油废水处理。

Description

一种用于油水乳液分离的超亲水/水下超疏油的不锈钢网的 制备方法
技术领域
本发明属于用于乳液分离的网的制备技术领域，特别涉及在不锈钢网表面通过电沉积电镀铜颗粒来调控孔径结构和尺寸，然后通过氧化过程来快速制备用于油水乳液分离的具有特殊结构的不锈钢网的方法。
背景技术
传统的油水分离方法包括重力、浮选、离心分离技术等，很早就被用于油水分离，但由于这些传统方法存在一些局限例如适合于不相容的油水混合物的分离，满足不了乳液分离的需求。极端润湿性的膜为油水分离提供了一个很有效的方法。极端润湿性的现象在自然界中广泛存在，如具有超疏水特性的蝴蝶翅膀、荷叶表面等，如具有超亲水特性的鱼鳞等。超疏水表面在防水、自清洁、防污、抗结冰、抗腐蚀的方面具有重要应用，此外，超疏水或超亲水的膜为油水分离提供了一个简单有效的方法。
用简单的电沉积技术和快速的氧化过程制得的超亲水/水下超疏油的不锈钢网，可在重力作用下进行乳化剂稳定的水包油乳液分离，无需外加作用力的驱动。而且通过改变电沉积的时间，不锈钢网的孔径可以得到控制从而调控乳液分离的流速。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单、快速制备超亲水/水下超疏油的不锈钢网的方法，可以有效的进行乳液分离，通过改变电沉积的时间，可以调控乳液分离的流速。
实现本发明目的的技术方案是：一种用于油水乳液分离的超亲水/水下超疏油的不锈钢网的制备方法，其步骤如下：
A.2300目的不锈钢网的清洗：将不锈钢网依次浸入无水乙醇和去离子水中分别超声清洗，干燥备用；
B.铜镀层的制备：以混合溶液(104.2g/L的CuSO4·5H2O和9.6g/L H2SO4 (98％))为电解液，分别以饱和的甘汞电极为参比电极，铂片为对电极，不锈钢网为工作电极，在步骤A得到的不锈钢网上采用电沉积方法镀铜；
C.铜镀层的不锈钢网的干燥及清洗：将步骤B镀铜以后的不锈钢网斜靠在塑料培养皿边缘，60℃下干燥，然后取出来浸入去离子水中清洗，然后干燥备用；
D.铜镀层的不锈钢网的氧化：将步骤C中干燥清洗后的铜镀层的不锈钢网浸入氧化溶液中(1M NaOH和0.05M(NH4)2S2O8)，进行氧化；
E.氧化后的不锈钢网清洗及干燥：将步骤D中氧化后的不锈钢网浸入去离子水中清洗，干燥后可用于油水乳液分离。
进一步地，步骤B中，所述电沉积方法是采用恒流法，在三电极体系下进行的。
进一步地，步骤B中，所述电沉积方法的条件是：电流密度为-0.48A/dm2，工作电极和对电极间的距离为3.5cm，在以上条件下在不锈钢网上镀铜。
进一步地，步骤B中，通过改变电沉积的时间可以控制不锈钢网孔径的结构和大小，从而控制重力作用下油水乳液分离的速度。
进一步地，步骤B中，采用电沉积方法镀铜的电镀时间为30～60min。
进一步地，步骤C中，电沉积镀铜后，先在60℃下干燥30min，然后再取出来清洗，有利于铜颗粒更牢固的沉积在不锈钢网表面。
进一步地，步骤D中，制得的不锈钢网表面依次被微纳米级的Cu和Cu(OH)2覆盖，具有特殊的结构，其孔隙也被草状结构的Cu(OH)2填充。
进一步地，步骤D中，铜镀层的不锈钢网的氧化反应时间为30min。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、制备过程简单、环保；
2、制得的网可在重力作用下进行水包油乳液分离，可循环性良好。
附图说明
图1为实施例2中电镀45min后的扫描电镜图(a)，实施例2中氧化后的扫描电镜图(b)。
图2为实施例2中氧化后制得的网在空气中对水的接触角(a)和水下油的接触角(b)。
图3为实施例2中氧化后制得的网用于分乳化剂稳定的水包油(异辛烷)乳液的循环实验中，流速的变化。
图4为实施例2中氧化后制得的网于分乳化剂稳定的水包油(异辛烷)乳液的循环实验中，COD值的变化。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。
实施例1
(1)2300目的不锈钢网的清洗，将不锈钢网(2.5×2.5cm)依次进入无水乙醇和去离子水中分别超声清洗3min，干燥备用。
(2)铜镀层的制备：以100ml混合溶液(104.2g/L的CuSO4·5H2O和9.6 g/L H2SO4(98％))为电解液，分别以饱和的甘汞电极为参比电极，铂片为对电极，不锈钢网为工作电极，电流密度以及工作电极和对电极间的距离分别为 -0.48A/dm2和3.5cm，在以上条件下在不锈钢网上镀铜，电镀时间为30min。
(3)铜镀层的不锈钢网的干燥及清洗：将镀铜以后的不锈钢网斜靠在塑料培养皿边缘，60℃下干燥30min，然后取出来浸入去离子水中清洗2min，除去表面残留的电解液，然后干燥备用。
(4)铜镀层的不锈钢网的氧化：将干燥清洗后的铜镀层的不锈钢网浸入20 ml氧化溶液中(1M NaOH和0.05M(NH4)2S2O8)，反应30min。
(5)氧化后的不锈钢网清洗及干燥：将D中氧化后的不锈钢网浸入去离子水中清洗2min，干燥后可用于油水乳液分离。
实施例2
(1)2300目的不锈钢网的清洗，将不锈钢网(2.5×2.5cm)一次进入无水乙醇和去离子水中分别超声清洗3min，干燥备用。
(2)铜镀层的制备：以100ml混合溶液(104.2g/L的CuSO4·5H2O和9.6 g/L H2SO4(98％))为电解液，分别以饱和的甘汞电极为参比电极，铂片为对电极，不锈钢网为工作电极，电流密度以及工作电极和对电极间的距离分别为-0.48A/dm2和3.5cm，在以上条件下在不锈钢网上镀铜，电镀时间为45min。
(3)铜镀层的不锈钢网的干燥及清洗：将镀铜以后的不锈钢网斜靠在塑料培养皿边缘，60℃下干燥30min，然后取出来浸入去离子水中清洗2min，除去表面残留的电解液，然后干燥备用。
(4)铜镀层的不锈钢网的氧化：将干燥清洗后的铜镀层的不锈钢网浸入20 ml氧化溶液中(1M NaOH和0.05M(NH4)2S2O8)，反应30min。
(5)氧化后的不锈钢网清洗及干燥：将D中氧化后的不锈钢网浸入去离子水中清洗2min，干燥后可用于油水乳液分离。
实施例3
(1)2300目的不锈钢网的清洗，将不锈钢网(2.5×2.5cm)一次进入无水乙醇和去离子水中分别超声清洗3min，干燥备用。
(2)铜镀层的制备：以100ml混合溶液(104.2g/L的CuSO4·5H2O和9.6 g/L H2SO4(98％))为电解液，分别以饱和的甘汞电极为参比电极，铂片为对电极，不锈钢网为工作电极，电流密度以及工作电极和对电极间的距离分别为 -0.48A/dm2和3.5cm，在以上条件下在不锈钢网上镀铜，电镀时间为60min。
(3)铜镀层的不锈钢网的干燥及清洗：将镀铜以后的不锈钢网斜靠在塑料培养皿边缘，60℃下干燥30min，然后取出来浸入去离子水中清洗2min，除去表面残留的电解液，然后干燥备用。
(4)铜镀层的不锈钢网的氧化：将干燥清洗后的铜镀层的不锈钢网浸入20 ml氧化溶液中(1M NaOH和0.05M(NH4)2S2O8)，反应30min。
(5)氧化后的不锈钢网清洗及干燥：将D中氧化后的不锈钢网浸入去离子水中清洗2min，干燥后可用于油水乳液分离。
本发明的制备方法包括了三电极体系下恒流电镀铜颗粒，铜镀层的不锈钢网的干燥及清洗，铜镀层不锈钢网的氧化等步骤。制得的不锈钢网其润湿性表现为在空气中超亲水(对水的接触角约0°)、水下超疏油(对油的接触角大于150°) 的特点，而且能够在重力作用下有效分离乳化剂稳定的水包油乳液，通过调控电镀时间可以控制孔径的大小从而调控乳液分离的流速。其制备过程简单、快速。无毒环保，选用的为无机物铜镀层，与其他有些有机高分子聚合物相比，材料易得、成本低，适合于大面积制备，用于含油废水处理。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种用于油水乳液分离的超亲水/水下超疏油的不锈钢网的制备方法，其步骤如下：
A.2300目的不锈钢网的清洗：将不锈钢网依次浸入无水乙醇和去离子水中分别超声清洗，干燥备用；
B.铜镀层的制备：以混合溶液(104.2g/L的CuSO4·5H2O和9.6g/L H2SO4(98％))为电解液，分别以饱和的甘汞电极为参比电极，铂片为对电极，不锈钢网为工作电极，在步骤A得到的不锈钢网上采用电沉积方法镀铜；
C.铜镀层的不锈钢网的干燥及清洗：将步骤B镀铜以后的不锈钢网斜靠在塑料培养皿边缘，60℃下干燥，然后取出来浸入去离子水中清洗，然后干燥备用；
D.铜镀层的不锈钢网的氧化：将步骤C中干燥清洗后的铜镀层的不锈钢网浸入氧化溶液中(1M NaOH和0.05M(NH4)2S2O8)，进行氧化；
E.氧化后的不锈钢网清洗及干燥：将步骤D中氧化后的不锈钢网浸入去离子水中清洗，干燥后可用于油水乳液分离。
2.如权利要求1所述的一种用于油水乳液分离的超亲水/水下超疏油的不锈钢网的制备方法，其特征在于：步骤B中，所述电沉积方法是采用恒流法，在三电极体系下进行的。
3.如权利要求2所述的一种用于油水乳液分离的超亲水/水下超疏油的不锈钢网的制备方法，其特征在于：步骤B中，所述电沉积方法的条件是：电流密度为-0.48A/dm2，工作电极和对电极间的距离为3.5cm，在以上条件下在不锈钢网上镀铜。
4.如权利要求1所述的一种用于油水乳液分离的超亲水/水下超疏油的不锈钢网的制备方法，其特征在于：步骤B中，通过改变电沉积的时间可以控制不锈钢网孔径的结构和大小，从而控制重力作用下油水乳液分离的速度。
5.如权利要求4所述的一种用于油水乳液分离的超亲水/水下超疏油的不锈钢网的制备方法，其特征在于：步骤B中，采用电沉积方法镀铜的电镀时间为30～60min。
6.如权利要求1～5任一项所述的一种用于油水乳液分离的超亲水/水下超疏油的不锈钢网的制备方法，其特征在于：步骤C中，电沉积镀铜后，先在60℃下干燥30min，然后再取出来清洗，有利于铜颗粒更牢固的沉积在不锈钢网表面。
7.如权利要求1～5任一项所述的一种用于油水乳液分离的超亲水/水下超疏油的不锈钢网的制备方法，其特征在于：步骤D中，制得的不锈钢网表面依次被微纳米级的Cu和Cu(OH)2覆盖，具有特殊的结构，其孔隙也被草状结构的Cu(OH)2填充。
8.如权利要求1～5任一项所述的一种用于油水乳液分离的超亲水/水下超疏油的不锈钢网的制备方法，其特征在于：步骤D中，铜镀层的不锈钢网的氧化反应时间为30min。
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