CN107456879B - 纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜及其制备方法 - Google Patents

纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及膜工程技术领域，尤其涉及一种纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜及其制备方法。本发明的制备方法，包括步骤：1)制备纳米二氧化硅溶液：将纳米二氧化硅粒子与水溶性聚合物混合后溶解在溶剂中得到纳米二氧化硅溶液；2)制备纳米纤维悬浮液：将经高速剪切机处理后的纳米纤维分散于溶剂中，得到纳米纤维悬浮液；3)制备纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜：将纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液混合均匀后得到制膜液，将制膜液涂覆于基材表面，干燥后即得纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜。本发明的制备方法简单；得到的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜不仅具有较好的力学强度，而且具有较高的分离效率。

Description

纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及膜工程技术领域，尤其涉及一种纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜及其制备方法。
背景技术
工业生产及日常生活中大量产生油污，对油污废水的处理成为现如今环境治理的首要问题，目前，对油污废水的处理包括隔油，气浮和生化处理，近年来兴起了以膜材料为基础的过滤型油水分离方法，因其具有使用方便，分离彻底等诸多优点而被广泛应用。
但是现有的油水分离膜制备方法都较为复杂，如中国发明专利(公开号为CN104313796B，公开日为2016年5月11日)，发明名称一种油水分离用纤维膜的制造方法。该油水分离膜是通过调节单体配比和控制悬浮聚合工艺条件，合成制备出极疏水有机高分子化合物油水分离纤维膜。这一制备过程包括悬浮聚合、纺丝液控制、脱泡、静电纺丝等一系列工艺步骤，制备过程繁琐复杂，各个步骤间易产生连锁影响，不适用于工业大规模生产应用。中国专利公开号为CN 102797197A，公开日为2012年11月28日，发明名称一种油水分离滤纸的制备方法。该油水分离滤纸的制备方法是将正硅酸乙酯和氨水先后加入乙醇中反应后静置且过夜老化，再将十八烷基三氯硅烷加入老化的混合液中，经过磁力搅拌、醇洗、离心、干燥等步骤后，将制得的疏水性二氧化硅颗粒溶于聚苯乙烯的四氢呋喃溶液配制疏水二氧化硅/聚苯乙烯/四氢呋喃混合液；将滤纸浸于上述混合液中，室温干燥后或吸取一定上述混合液均匀涂于滤纸表面，室温干燥后即得到油水分离滤纸。
其次，现有的油水分离膜制造成本高，在制备过程中引入重金属、含氟化合物或其他有毒有害成分，容易产生环境污染等诸多后续问题，不能适用于工业的大规模生产和使用。最后，现有的油水分离膜稳定性差，抗污染能力不佳，膜孔容易被堵塞，不能反复或是长时间连续使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜及其制备方法，其制备方法简单、生产成本低廉；得到的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜不仅具有较好的油水分离效果，而且还能过滤掉水中的颗粒状杂质。
为实现上述目的，本发明所设计的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的制备方法，包括以下步骤：
1)制备纳米二氧化硅溶液
将亲水性纳米二氧化硅粒子与水溶性聚合物混合后溶解在溶剂中得到纳米二氧化硅溶液；
2)制备纳米纤维悬浮液
将经高速剪切机处理后的亲水性纳米纤维分散于溶剂中，得到纳米纤维悬浮液；
3)制备纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜
将纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液混合均匀后得到制膜液，将制膜液涂覆于基材表面，干燥后即得纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜。
作为优选方案，所述纳米二氧化硅粒子与水溶性聚合物的质量比为2:8～9:1；所述纳米纤维悬浮液中纳米纤维的质量百分浓度为0.5％～60％；所述纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液的质量比为4:6～9:1。
作为优选方案，所述步骤3)中，纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液经高速分散机或乳化机进行混合处理；所述制膜液经喷涂、刮涂或旋涂的涂覆方式涂覆于基材表面；所述制膜液涂覆于基材表面的厚度为1～100μm，涂覆克重为5～50gsm；所述干燥的温度为-10℃～40℃。
作为优选方案，所述水溶性聚合物为聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚马来酸酐、聚丙烯酸钠和聚丙烯酸中的一种；所述溶剂为醇类溶剂、酸类溶剂和酮类溶剂中的至少一种；所述亲水性纳米纤维为亲水性的均聚物纳米纤维或亲水性共聚物纳米纤维；所述基材为原料为棉纤维、聚丙烯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维或聚酰胺纤维中的一种的编织布或非织造布。
作为优选方案，所述的亲水性的均聚物纳米纤维为聚乙烯醇纳米纤维、聚乙二醇纳米纤维、聚丙烯酰胺纳米纤维、聚丙烯酸钠纳米纤维或聚丙烯酸纳米纤维；所述亲水性共聚物纳米纤维为乙烯醇-丙烯酸共聚物(PVA-co-PAA)纳米纤维、聚乳酸(PLA)纳米纤维或乙烯基吡咯烷酮－甲基丙烯酸甲酯共聚物(PVP-co-PMMA)纳米纤维。
本发明中所涉及的试剂材料除了纳米纤维外均在市场上购买所得，其中纳米纤维的制备方法参见专利CN 105148996A，CN 104014196 B，CN 103884695 A中记载的纳米纤维制备方法，即利用两种热力学互不相容的聚合物在双螺杆熔融挤出机中充分熔融共混，挤出，共混的聚合物熔体在挤出机和喷丝头内受到剪切力和拉伸复合力场的作用而伸长变形，形成纳米纤维束，最后，去除基质聚合物，获得纳米纤维。
本发明的优点在于：
(1)本发明中的采用水溶性聚合物与纳米二氧化硅粒子混合，水溶性聚合物能使纳米二氧化硅粒子粘结在纳米纤维上，在防止其脱落的同时避免纳米二氧化硅粒子的团聚；采用醇类溶剂、酸类溶剂和酮类溶剂能使纳米二氧化硅粒子以及纳米纤维不沉淀且能形成稳定悬浮液。
(2)在本发明制得的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的表面和内部，纳米二氧化硅粒子与纳米纤维呈三维均匀分布，结构和性质稳定，制得的油水分离复合膜具有较高的油水分离效率。
(3)本发明方法将制膜液涂覆于基材表面，一方面减少纳米纤维和纳米二氧化硅粒子的使用量，降低生产成本，另一方面增加了纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的强度。
(4)本发明采用亲水性纳米二氧化硅粒子和亲水性高聚物纳米纤维或亲水性共聚物共混物纳米纤维，得到的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的亲水性大幅度提升，增强了油水分离的能力。同时因纳米纤维的直径极小，使得油水分离复合膜的孔径为微孔级别，在实现油水分离的同时还能过滤掉水中的颗粒状杂质。
(5)本发明制得的新型纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜膜结构可控，通过不同基布和不同的纳米纤维的选择能够制备出亲水性大小不同的油水分离复合膜。
(6)本发明方法制备过程中未引入重金属、含氟化合物或其他有毒有害成分，所选试剂和原料均为环境友好型，不会产生环境污染等后续问题。
具体实施方式
为更好地理解本发明，以下将结合具体实例对发明进行详细的说明。
为解决现有油水分离复合膜中存在制备方法复杂、制备成本高、容易产生环境污染、油水分离膜稳定性差的问题，本发明提供一种纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜及其制备方法，该油水分离复合膜主要由基材和纳米纤维以及附着在纳米纤维上的纳米二氧化硅粒子组成。本发明利用纳米纤维的易缠结易成膜的特点，使粘结在纳米纤维上的亲水性纳米二硅粒子能够存在于复合膜的内部及表面，不仅能够增强油水分离复合膜的稳定性，而且能大大的增加油水分离复合膜的亲水性以及膜表面的粗糙度，从而能够对油水混合物进行更为有效的分离。以下将通过具体的实施例来对本发明的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜及其制备方法的优选方式进行详细地说明。
实施例1
纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的制备方法，包括以下步骤：
1)制备纳米二氧化硅溶液
将亲水性纳米二氧化硅粒子与聚丙烯酰胺混合后溶解在乙醇溶剂中得到纳米二氧化硅溶液；其中亲水性纳米二氧化硅粒子与聚丙烯酰胺的质量比为2:8。
2)制备纳米纤维悬浮液
将经高速剪切机处理后的聚乙烯醇(PVA)纳米纤维分散于乙醇溶剂中，得到纳米纤维悬浮液；纳米纤维悬浮液中PVA纳米纤维的质量百分浓度为0.5％。
3)制备纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜
将纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液经高速分散机混合均匀后得到制膜液，纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液的质量比为4:6；将制膜液经喷涂的涂覆方式涂覆于基材棉纤维编织布表面，制膜液涂覆于基材表面的厚度为1μm，涂覆克重为5gsm；干燥后即得纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜，干燥的温度为-10℃。经孔径测试仪测量可知复合膜的平均孔径为0.07μm。
在室温下，将实施例1制得的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜固定在重力过滤装置中，将50ml植物油和150ml水的混合物从膜上方倒入过滤装置，水中添加有质量分数为10％的尺寸为50nm的纳米二氧化钛粒子，在重力作用下约1min后，观察到水可以全部通过膜，但油层被截留在膜表面，无法通过。通过油水分离复合膜的油和水混合物用总有机碳分析仪检测得的分离效率为99.91％，经马尔文激光粒度仪测量可知50nm的粒子浓度为零。将装置置于室温下24h后观察，油层没有通过复合膜。表明本实施例1得到的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的油水分离效果好，而且24h后油层没有通过复合膜表明纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的稳定性好，并且还能过滤掉水中的颗粒状杂质。
实施例2
纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的制备方法，包括以下步骤：
1)制备纳米二氧化硅溶液
将亲水性纳米二氧化硅粒子与聚乙烯吡咯烷酮混合后溶解在乙酸溶剂中得到纳米二氧化硅溶液；其中亲水性纳米二氧化硅粒子与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为9:1。
2)制备纳米纤维悬浮液
将经高速剪切机处理后的聚乙二醇(PEG)纳米纤维分散于乙酸溶剂中，得到纳米纤维悬浮液；纳米纤维悬浮液中PEG纳米纤维的质量百分浓度为60％。
3)制备纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜
将纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液经乳化机混合均匀后得到制膜液，纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液的质量比为9:1；将制膜液经刮涂的涂覆方式涂覆于聚丙烯纤维的非织造布表面，制膜液涂覆于聚丙烯纤维的非织造布表面的厚度为100μm，涂覆克重为50gsm；干燥后即得纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜，干燥的温度为40℃。经孔径测试仪测量可知复合膜的平均孔径为0.065μm。
在室温下，将实施例2制得的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜固定在重力过滤装置中，将50ml植物油和150ml水的混合物从膜上方倒入过滤装置，水中添加有质量分数为10％的尺寸为30nm的纳米二氧化硅粒子，在重力作用下约3min后，观察到水可以全部通过膜，但油层被截留在膜表面，无法通过。通过油水分离复合膜的油和水混合物用总有机碳分析仪检测得的分离效率为99.98％，经马尔文激光粒度仪测量可知30nm的粒子浓度为零。将装置置于室温下36h后观察，油层没有通过复合膜。表明本实施例2得到的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的油水分离效果好，而且36h后油层没有通过复合膜表明纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的稳定性好，并且还能过滤掉水中的颗粒状杂质。
实施例3
纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的制备方法，包括以下步骤：
1)制备纳米二氧化硅溶液
将亲水性纳米二氧化硅粒子与聚乙烯醇混合后溶解在丙酮溶剂中得到纳米二氧化硅溶液；其中亲水性纳米二氧化硅粒子与聚乙烯醇的质量比为1:3。
2)制备纳米纤维悬浮液
将经高速剪切机处理后的聚丙烯酸(PAA)纳米纤维分散于甲醇溶剂中，得到纳米纤维悬浮液；所述纳米纤维悬浮液中PAA纳米纤维的质量百分浓度为10％。
3)制备纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜
将纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液经高速分散机混合均匀后得到制膜液，纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液的质量比为1:1；将制膜液经旋涂的涂覆方式涂覆于聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维非织造布表面，制膜液涂覆于聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维非织造布表面的厚度为20μm，涂覆克重为15gsm；干燥后即得纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜，干燥的温度为15℃。经孔径测试仪测量可知复合膜的平均孔径为0.075μm。
在室温下，将实施例3制得的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜固定在重力过滤装置中，将50ml植物油和150ml水的混合物从膜上方倒入过滤装置，水中添加有质量分数为10％的尺寸为20nm的纳米氧化铝粒子，在重力作用下约3.5min后，观察到水可以全部通过膜，但油层被截留在膜表面，无法通过。通过油水分离复合膜的油和水混合物用总有机碳分析仪检测得的分离效率为99.95％，经马尔文激光粒度仪测量可知20nm的粒子浓度为零。将装置置于室温下48h后观察，油层没有通过复合膜。表明本实施例3得到的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的油水分离效果好，而且48h后油层没有通过复合膜表明纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的稳定性好。并且还能过滤掉水中的颗粒状杂质。
实施例4
纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的制备方法，包括以下步骤：
1)制备纳米二氧化硅溶液
将亲水性纳米二氧化硅粒子与聚乙二醇混合后溶解在溶剂草酸溶剂中得到纳米二氧化硅溶液；其中亲水性纳米二氧化硅粒子与聚乙二醇的质量比为2:5。
2)制备纳米纤维悬浮液
将经高速剪切机处理后的乙烯醇-丙烯酸共聚物(PVA-co-PAA)纳米纤维分散于溶剂中，得到纳米纤维悬浮液；所述纳米纤维悬浮液中PVA-co-PAA纳米纤维的质量百分浓度为41％。
3)制备纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜
将纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液经乳化机混合均匀后得到制膜液，纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液的质量比为4:1；将制膜液经旋涂的涂覆方式涂覆于聚丙烯腈纤维非织造布表面，制膜液涂覆于聚丙烯腈纤维非织造布表面的厚度为45μm，涂覆克重为35gsm；干燥后即得纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜，干燥的温度为27℃。经孔径测试仪测量可知复合膜的平均孔径为0.072μm。
在室温下，将实施例4制得的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜固定在重力过滤装置中，将50ml植物油和150ml水的混合物从膜上方倒入过滤装置，水中添加有质量分数为10％的尺寸为100nm的纳米二氧化钛粒子，在重力作用下约3min后，观察到水可以全部通过膜，但油层被截留在膜表面，无法通过。通过油水分离复合膜的油和水混合物用总有机碳分析仪检测得的分离效率为99.96％，经马尔文激光粒度仪测量可知100nm的粒子浓度为零。将装置置于室温下72h后观察，油层没有通过复合膜。表明本实施例4得到的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的油水分离效果好，而且72h后油层没有通过复合膜表明纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的稳定性好，并且还能过滤掉水中的颗粒状杂质。
实施例5
纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的制备方法，包括以下步骤：
1)制备纳米二氧化硅溶液
将亲水性纳米二氧化硅粒子与聚马来酸酐混合后溶解在环己酮溶剂中得到纳米二氧化硅溶液；其中亲水性纳米二氧化硅粒子与聚丙烯酸的质量比为4:5。
2)制备纳米纤维悬浮液
将经高速剪切机处理后的纳米纤维聚乳酸(PLA)纳米纤维分散于溶剂中，得到纳米纤维悬浮液；所述纳米纤维悬浮液中聚乳酸(PLA)纳米纤维的质量百分浓度为50％。
3)制备纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜
将纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液经乳化机混合均匀后得到制膜液，纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液的质量比为5:1；将制膜液经喷涂的涂覆方式涂覆于聚氯乙烯纤维非织造布表面，制膜液涂覆于基材表面的厚度为90μm，涂覆克重为45gsm；干燥后即得纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜，干燥的温度为35℃。经孔径测试仪测量可知复合膜的平均孔径为0.079μm。
在室温下，将实施例5制得的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜固定在重力过滤装置中，将50ml植物油和150ml水的混合物从膜上方倒入过滤装置，水中添加有质量分数为10％的尺寸为15nm的纳米二氧化硅粒子，在重力作用下约4min后，观察到水可以全部通过膜，但油层被截留在膜表面，无法通过。通过油水分离复合膜的油和水混合物用总有机碳分析仪检测得的分离效率为99.93％，经马尔文激光粒度仪测量可知15nm的粒子浓度为零。将装置置于室温下84h后观察，油层没有通过复合膜。表明本实施例5得到的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的油水分离效果好，而且84h后油层没有通过复合膜表明纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的稳定性好，并且还能过滤掉水中的颗粒状杂质。
实施例6
纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的制备方法，包括以下步骤：
1)制备纳米二氧化硅溶液
将亲水性纳米二氧化硅粒子与聚丙烯酸钠混合后溶解在乙醇溶剂中得到纳米二氧化硅溶液；其中亲水性纳米二氧化硅粒子与聚丙烯酰胺的质量比为3:1。
2)制备纳米纤维悬浮液
将经高速剪切机处理后的聚丙烯酸钠纳米纤维分散于溶剂中，得到纳米纤维悬浮液；所述纳米纤维悬浮液中聚丙烯酸钠纳米纤维的质量百分浓度为2％。
3)制备纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜
将纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液经高速分散机混合均匀后得到制膜液，纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液的质量比为6:1；将制膜液旋涂的涂覆方式涂覆于聚酰胺纤维的编织布表面，制膜液涂覆于聚酰胺纤维的编织布表面的厚度为90μm，涂覆克重为45gsm；干燥后即得纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜，干燥的温度为38℃。经孔径测试仪测量可知复合膜的平均孔径为0.067μm。
在室温下，将实施例6制得的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜固定在重力过滤装置中，将50ml植物油和150ml水的混合物从膜上方倒入过滤装置，水中添加有质量分数为10％的尺寸为40nm的纳米二氧化硅粒子，在重力作用下约5min后，观察到水可以全部通过膜，但油层被截留在膜表面，无法通过。通过油水分离复合膜的油和水混合物用总有机碳分析仪检测得的分离效率为99.97％，经马尔文激光粒度仪测量可知40nm的粒子浓度为零。将装置置于室温下96h后观察，油层没有通过复合膜。表明本实施例6得到的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的油水分离效果好，而且96h后油层没有通过复合膜表明纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的稳定性好，并且还能过滤掉水中的颗粒状杂质。
实施例7
纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的制备方法，包括以下步骤：
1)制备纳米二氧化硅溶液
将亲水性纳米二氧化硅粒子与聚丙烯酰胺混合后溶解在乙醇和乙酸的混合溶剂中得到纳米二氧化硅溶液；其中亲水性纳米二氧化硅粒子与聚丙烯酰胺的质量比为5:1；乙醇和乙酸的混合溶剂中乙醇和乙酸的体积比为1:1。
2)制备纳米纤维悬浮液
将经高速剪切机处理后的乙烯基吡咯烷酮－甲基丙烯酸甲酯共聚物(PVP-co-PMMA)纳米纤维分散于乙醇和乙酸的混合溶剂中，得到纳米纤维悬浮液；纳米纤维悬浮液中PVP-co-PMMA纳米纤维的质量百分浓度为30％。
3)制备纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜
将纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液经高速分散机混合均匀后得到制膜液，纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液的质量比为8:1；将制膜液刮涂的涂覆方式涂覆于棉纤维非织造布表面，制膜液涂覆于棉纤维非织造布表面的厚度为5μm，涂覆克重为7gsm；干燥后即得纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜，干燥的温度为20℃。
实施例8
纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的制备方法，包括以下步骤：
1)制备纳米二氧化硅溶液
将亲水性纳米二氧化硅粒子与聚丙烯酸混合后溶解在乙醇溶剂中得到纳米二氧化硅溶液；其中疏水性纳米二氧化硅粒子与聚丙烯酰胺的质量比为1:1。
2)制备纳米纤维悬浮液
将经高速剪切机处理后的聚丙烯酰胺纳米纤维分散于溶剂中，得到纳米纤维悬浮液；所述纳米纤维悬浮液中聚丙烯酰胺纳米纤维的质量百分浓度为20％。
3)制备纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜
将纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液经乳化机混合均匀后得到制膜液，纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液的质量比为2:1；将制膜液经喷涂的涂覆方式涂覆于聚丙烯纤维编织布表面，制膜液涂覆于聚丙烯纤维编织布表面的厚度为20μm，涂覆克重为10gsm；干燥后即得纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜，干燥的温度为10℃。
以上所述实施例仅表达了本发明的8种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)制备纳米二氧化硅溶液
将亲水性纳米二氧化硅粒子与水溶性聚合物混合后溶解在溶剂中得到纳米二氧化硅溶液；
2)制备纳米纤维悬浮液
将经高速剪切机处理后的亲水性纳米纤维分散于溶剂中，得到纳米纤维悬浮液；
3)制备纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜
将纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液混合均匀后得到制膜液，将制膜液涂覆于基材表面，干燥后即得纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜；
所述纳米二氧化硅粒子与水溶性聚合物的质量比为2:8～9:1；所述纳米纤维悬浮液中纳米纤维的质量百分浓度为0.5％～60％；所述纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液的质量比为4:6～9:1。
2.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，纳米二氧化硅溶液与纳米纤维悬浮液经高速分散机或乳化机进行混合处理；所述制膜液经喷涂、刮涂或旋涂的涂覆方式涂覆于基材表面；所述制膜液涂覆于基材表面的厚度为1～100μm，涂覆克重为5～50gsm；所述干燥的温度为-10℃～40℃。
3.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的制备方法，其特征在于：所述水溶性聚合物为聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚马来酸酐、聚丙烯酸钠和聚丙烯酸中的一种；所述溶剂为醇类溶剂、酸类溶剂和酮类溶剂中的至少一种；所述亲水性纳米纤维为亲水性的均聚物纳米纤维或亲水性共聚物纳米纤维；所述基材为棉纤维、聚丙烯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维或聚酰胺纤维中的一种的编织布或非织造布。
4.根据权利要求3所述的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的制备方法，其特征在于：所述的亲水性的均聚物纳米纤维为聚乙烯醇纳米纤维、聚乙二醇纳米纤维、聚丙烯酰胺纳米纤维、聚丙烯酸钠纳米纤维或聚丙烯酸纳米纤维；所述亲水性共聚物纳米纤维为乙烯醇-丙烯酸共聚物纳米纤维、聚乳酸纳米纤维或乙烯基吡咯烷酮－甲基丙烯酸甲酯共聚物纳米纤维。
5.一种纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜，其特征在于：它是由权利要求1～4中任一项所述的纳米二氧化硅/纳米纤维油水分离复合膜的制备方法制备而得。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108421421B (zh) * 2018-02-12 2021-07-06 上海大学 具有水下超疏油性质复合涂层的织物网及其制备方法
CN108816055B (zh) * 2018-07-04 2021-05-14 青岛科技大学 一种生物可降解油水分离多孔膜的制备方法
CN110559690B (zh) * 2019-07-29 2021-10-08 苏州智能制造研究院有限公司 具有高效油水分离的铁基超亲水立构复合聚乳酸微孔膜及其制备方法
CN111516324B (zh) * 2020-04-21 2022-07-12 东莞市雄林新材料科技股份有限公司 一种尿不湿用无气味tpu薄膜及其制备方法
CN112090295B (zh) * 2020-07-31 2022-04-12 武汉纺织大学 可降解的油水分离膜材料及其制备方法
CN112403292B (zh) * 2020-09-27 2022-10-25 武汉纺织大学 油水分离复合膜及其制备方法
CN114887396B (zh) * 2022-06-10 2023-12-19 武汉纺织大学 抗菌消毒透明性好的空气过滤材料的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103537198A (zh) * 2013-09-27 2014-01-29 中国科学院广州化学研究所 一种Kevlar纳米纤维多孔膜及其制备方法与应用
CN104258742A (zh) * 2014-07-11 2015-01-07 哈尔滨工程大学 一种可用于采油废水处理的廉价超滤膜的制备方法
CN105908364A (zh) * 2016-06-16 2016-08-31 南通那芙尔服饰有限公司 一种油水分离纤维膜

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101805085B1 (ko) * 2016-01-04 2018-01-10 포항공과대학교 산학협력단 극친수성 표면체, 이의 제조 방법, 및 유수 분리용 필터

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103537198A (zh) * 2013-09-27 2014-01-29 中国科学院广州化学研究所 一种Kevlar纳米纤维多孔膜及其制备方法与应用
CN104258742A (zh) * 2014-07-11 2015-01-07 哈尔滨工程大学 一种可用于采油废水处理的廉价超滤膜的制备方法
CN105908364A (zh) * 2016-06-16 2016-08-31 南通那芙尔服饰有限公司 一种油水分离纤维膜

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