CN108686401A - 一种mof/氧化石墨烯修饰的油水分离不锈钢网 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种MOF/氧化石墨烯修饰的油水分离不锈钢网及其制备方法，属于新材料技术领域。首先对不锈钢网表面进行预清洗处理；接着在PH为11.2的硅酸钠溶液中浸泡处理使其表面带负电；然后在金属有机框架化合物UiO‑66‑NH2分散液中浸泡处理使得亲水性UiO‑66‑NH2颗粒均匀地修饰在不锈钢网表面；最后在氧化石墨烯分散液中浸泡处理使得超亲水性氧化石墨烯均匀地附着在UiO‑66‑NH2颗粒上；最终得到MOF/氧化石墨烯修饰的不锈钢网。该不锈钢网具有超亲水性和水下超疏油性，并实现了其对油水混合物的高效分离。该方法简单易行、成本低廉、安全环保，在油水混合物分离中具有很好的应用价值。

Description

一种MOF/氧化石墨烯修饰的油水分离不锈钢网
技术领域
本发明涉及一种油水分离材料，具体涉及一种MOF/氧化石墨烯修饰的油水分离不锈钢网及其制备方法，属于新材料技术领域。
背景技术
石油在生产和使用过程中会不可避免地产生含油污水，如何经济高效地处理含油污水是石油工业绿色可持续发展的重中之重。近年来，有关膜分离技术处理含油污水的研究受到了国内外的广泛关注。膜分离技术与传统的油水分离技术相比，具有操作简便、节能环保、分离效率高等优点。尤其是不锈钢网膜，由于良好的耐蚀性、较高的机械强度和可调的润湿性，使其在含油污水处理方面具有很好的工程应用价值。
本征不锈钢网虽然具有很好的耐蚀性和力学性能，但是其自身的亲水性/亲油性并不突出，在实际的使用过程中还存在着很多问题。众所周知，表面润湿性对材料的油水分离性能有着极其重要的作用。根据Wenzel模型和Cassie模型，通过调节材料表面结构、增加材料表面粗糙度和亲水性官能团，可以有效增强材料表面亲水性。张建强等人将氧化石墨烯修饰在聚丙烯腈静电纺纤维膜上，从而改变纤维膜表面的结构和亲水性，并显著提升了纤维膜的油水分离性能(Chemical Engineering Journal,2017,307:643-649.)；靳健等人通过水热的方法将磷酸铜纳米片生长在铜网上，使铜网表面布满卷曲的亲水性纳米片结构，从而使铜网的油水分离性能得到显著提升(ACS Nano,2018,12(1),795-803)。
金属有机框架化合物(MOF)UiO-66-NH2具有很好的亲水性，且易于均匀修饰在不锈钢网表面，形成纳米颗粒粗糙结构。氧化石墨烯由于表面具有大量含氧官能团，因此具有超亲水性，且易于和UiO-66-NH2上的氨基形成氢键结合。因此，本工作通过简单有效的方法将UiO-66-NH2颗粒和氧化石墨烯修饰到不锈钢网上，从而增强了不锈钢网的表面润湿性，提升了其对油水混合物的分离性能。
发明内容
本发明具体涉及一种MOF/氧化石墨烯修饰的油水分离不锈钢网及其制备方法，该不锈钢网表面均匀修饰了亲水性金属有机框架化合物UiO-66-NH2和超亲水性氧化石墨烯，从而使得该膜具有超亲水性和水下超疏油性，并实现了对油水混合物的高效分离。该方法简单易行、成本低廉、安全环保，在油水混合物分离中具有很好的应用价值。
下面简要阐明本发明的实现过程。首先对不锈钢网进行预清洗处理；然后用硅酸钠溶液浸泡处理使不锈钢网表面带负电荷；再将带负电的不锈钢网浸泡在UiO-66-NH2分散液中，通过不锈钢网与UiO-66-NH2之间的静电力作用，使UiO-66-NH2颗粒均匀地修饰在不锈钢网表面；最后再将其浸泡在氧化石墨烯分散液中，通过UiO-66-NH2与氧化石墨烯之间的氢键和静电力作用，使得氧化石墨烯均匀地附着在不锈钢网表面的UiO-66-NH2颗粒上；最终获得的不锈钢网对油水混合物具有高效的分离性能。
本发明具体涉及一种MOF/氧化石墨烯修饰的油水分离不锈钢网及其制备方法，其通过以下具体步骤实现：
(1)不锈钢网预清洗：先将不锈钢网超声清洗1小时，去除表面灰尘、杂物；然后在丙酮溶液中浸泡十分钟；之后再用乙醇浸泡十分钟；最后用去离子水清洗数次，干燥待用。
(2)UiO-66-NH2颗粒的制备：二甲基甲酰胺、冰醋酸、2-氨基对苯二甲酸、四氯化锆的摩尔比为1：1：100：500，在120摄氏度下水热反应24小时制备而成；然后将其超声分散在去离子水中，配制成1.0克/升的UiO-66-NH2分散液。
(3)修饰UiO-66-NH2颗粒：不锈钢网先在PH为11.20、浓度为0.15摩尔/升的硅酸钠溶液中浸泡5小时；再在UiO-66-NH2分散液中浸泡1小时；随后用去离子水冲洗待用。
(4)修饰氧化石墨烯：所用氧化石墨烯是通过Hummers法制备而成；然后将其配制成0.1克/升的氧化石墨烯分散液；再将(3)中所得的不锈钢网放入氧化石墨烯分散液中浸泡12小时；随后用去离子水冲洗，自然干燥；最终得到表面均匀修饰有UiO-66-NH2颗粒和氧化石墨烯的超亲水不锈钢网。
本发明的目的是采用一种简单的方法制备一种MOF/氧化石墨烯修饰的油水分离不锈钢网，该不锈钢网在含油污水处理方面具有很好的应用价值。
附图说明：
附图1为依据本发明所制备的不锈钢网的扫描电子显微镜图。
附图2为依据本发明所制备的不锈钢网对油水混合物的分离过程图。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例来详细描述本发明。
实施例1
所用氧化石墨烯是通过Hummers法制备而成；然后称取20毫克氧化石墨烯超声分散在200毫升去离子水中，配制成0.1克/升的氧化石墨烯分散液，待用。
称取0.3574克2-氨基对苯二甲酸和0.46756克四氯化锆超声分散在200毫升二甲基甲酰胺中；再加入11.8237克冰醋酸，磁力搅拌3小时，超声30分钟；然后转至100毫升反应釜，在120摄氏度下水热反应24小时；之后依次用二甲基甲酰胺和乙醇分别离心三次；最后在60摄氏度下干燥即可得到UiO-66-NH2颗粒。称取0.2克UiO-66-NH2超声分散在200毫升去离子水中，配制成1.0克/升的UiO-66-NH2分散液，待用。
称取17.04克九水硅酸钠溶入400毫升去离子水中，并用氢氧化钠将其PH调节至11.2，待用。
将5厘米*5厘米的不锈钢网超声清洗1小时；接着依次用丙酮和乙醇浸泡10分钟；再用去离子水清洗；然后在上述硅酸钠溶液中，40摄氏度下浸泡5小时后取出用去离子水清洗；再转至上述UiO-66-NH2分散液中，40摄氏度下浸泡1小时后取出用去离子水清洗；最后转至上述氧化石墨烯分散液中，40摄氏度下浸泡12小时后取出用去离子水清洗、干燥即可。
图1给出了本发明所制备的不锈钢网扫描电子显微镜图，图中显示了氧化石墨烯和单分散UiO-66-NH2颗粒均匀地附着在不锈钢网表面，形成了有效的亲水结构。
图2给出了本发明所制备的不锈钢网对油水混合物的分离过程图。油水混合物分离前呈油水两相分层混合状，分离后的滤液十分干净，没有任何可见的油污，且分离过程始终保持超高的通量。结果表明所制备的不锈钢网对油水混合物具有很好的分离效果，在油水混合物分离中具有很好的应用价值。

Claims (1)

1.一种MOF/氧化石墨烯修饰的油水分离不锈钢网，该不锈钢网的制备方法为：
(1)不锈钢网预清洗：先将不锈钢网超声清洗1小时，去除表面灰尘、杂物；然后依次用丙酮、乙醇和去离子水清洗；最后干燥待用。
(2)UiO-66-NH2的制备：二甲基甲酰胺、冰醋酸、2-氨基对苯二甲酸、四氯化锆的摩尔比为1：1：100：500，在120摄氏度下水热反应24小时制备而成；然后将其超声分散在去离子水中，配制成1.0克/升的UiO-66-NH2分散液。
(3)修饰UiO-66-NH2：不锈钢网先在PH为11.20、浓度为0.15摩尔/升的硅酸钠溶液中浸泡5小时；再在UiO-66-NH2分散液中浸泡1小时；随后取出用去离子水冲洗待用。
(4)修饰氧化石墨烯：所用氧化石墨烯是通过Hummers法制备而成；然后将其配制成0.1克/升的氧化石墨烯分散液；再将(3)中所得的不锈钢网放入氧化石墨烯分散液中浸泡12小时；随后取出用去离子水冲洗，自然干燥；最终得到表面均匀修饰有UiO-66-NH2颗粒和氧化石墨烯的超亲水不锈钢网。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109731554A (zh) * 2019-03-12 2019-05-10 海安县中丽化工材料有限公司 一种含油废水的治理方法
CN109731553A (zh) * 2019-03-12 2019-05-10 海安县中丽化工材料有限公司 一种TiO2@Mofs改性玻璃纤维膜的制备方法
CN111744367A (zh) * 2020-05-29 2020-10-09 北京交通大学 一种纳米材料和mof共同改性有机膜的制备方法及应用
CN113304630A (zh) * 2021-06-04 2021-08-27 徐州禹慧环境科技研究院有限公司 一种氧化石墨烯骨架复合膜的制备方法
CN114288713A (zh) * 2021-12-07 2022-04-08 宁夏大学 一种基于金属有机骨架材料可切换表面润湿性的油水分离膜及其制备方法
CN115245749A (zh) * 2021-12-10 2022-10-28 浙江理工大学 一种超亲水-水下超疏油的石墨烯水凝胶/不锈钢网复合油水分离膜的制备方法及其应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104828817A (zh) * 2015-05-18 2015-08-12 中国石油大学(华东) 一种具有高效油水分离能力的氧化石墨烯网膜
CN105597577A (zh) * 2016-02-24 2016-05-25 复旦大学 基于金属有机骨架/氧化石墨烯复合物的荷正电纳滤膜及其制备方法
CN107684833A (zh) * 2017-08-22 2018-02-13 江苏大学 一种金属离子/阿拉伯胶凝胶改性复合膜的制备方法及其用途
CN107983180A (zh) * 2017-11-20 2018-05-04 中国石油大学(华东) 一种金属有机框架化合物/聚丙烯腈的油水乳液分离膜
US20180141006A1 (en) * 2015-05-07 2018-05-24 Forschungszentrum Juelich Gmbh Carbon-Containing Membrane for Water and Gas Separation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180141006A1 (en) * 2015-05-07 2018-05-24 Forschungszentrum Juelich Gmbh Carbon-Containing Membrane for Water and Gas Separation
CN104828817A (zh) * 2015-05-18 2015-08-12 中国石油大学(华东) 一种具有高效油水分离能力的氧化石墨烯网膜
CN105597577A (zh) * 2016-02-24 2016-05-25 复旦大学 基于金属有机骨架/氧化石墨烯复合物的荷正电纳滤膜及其制备方法
CN107684833A (zh) * 2017-08-22 2018-02-13 江苏大学 一种金属离子/阿拉伯胶凝胶改性复合膜的制备方法及其用途
CN107983180A (zh) * 2017-11-20 2018-05-04 中国石油大学(华东) 一种金属有机框架化合物/聚丙烯腈的油水乳液分离膜

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109731554A (zh) * 2019-03-12 2019-05-10 海安县中丽化工材料有限公司 一种含油废水的治理方法
CN109731553A (zh) * 2019-03-12 2019-05-10 海安县中丽化工材料有限公司 一种TiO2@Mofs改性玻璃纤维膜的制备方法
CN111744367A (zh) * 2020-05-29 2020-10-09 北京交通大学 一种纳米材料和mof共同改性有机膜的制备方法及应用
CN113304630A (zh) * 2021-06-04 2021-08-27 徐州禹慧环境科技研究院有限公司 一种氧化石墨烯骨架复合膜的制备方法
CN114288713A (zh) * 2021-12-07 2022-04-08 宁夏大学 一种基于金属有机骨架材料可切换表面润湿性的油水分离膜及其制备方法
CN115245749A (zh) * 2021-12-10 2022-10-28 浙江理工大学 一种超亲水-水下超疏油的石墨烯水凝胶/不锈钢网复合油水分离膜的制备方法及其应用

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