CN109235039A - 一种漆酚油水分离膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种漆酚油水分离膜的制备方法，属于油水分离技术领域，所述漆酚油水分离膜的制备方法为：以乙醇为溶剂配制漆酚溶液，将棉织物基材浸泡于制得的漆酚溶液中，浸泡后的棉织物基材取出，进行烘干处理，得到所述漆酚油水分离膜。本发明提供的一种漆酚油水分离膜的制备方法，可一步制备出多种用于油水分离的漆酚油水分离膜，水滴不能润湿油水分离膜的表面，油滴能顺利通过，使得漆酚油水分离膜具有疏水亲油的性质；整个制备过程简单快捷，不含氟元素，原料绿色环保无污染，且棉织物来源广泛，价格低廉，制备成本低，机械稳定性好，分离效果佳。

Description

一种漆酚油水分离膜的制备方法
技术领域
本发明属于油水分离技术领域，具体涉及一种漆酚油水分离膜的制备方法。
背景技术
水是维持人类生存的必须资源，随着人类活动的加剧和经济社会的快速发展，水资源面临的形势日趋严峻，以水资源紧张、水污染严重和洪涝灾害为特征的水危机以经成为人类可持续发展的重要制约因素。其中海上原油泄露频发以及生产生活中排放的含油废水严重污染了水环境，阻碍了水资源的循环利用。对于含油污水，传统的处理方式有热化学处理法、微波处理法、旋流分离法和超声波破乳法，以及一些物理法如重力分离、离心分离等，不仅费时费力，且易产生二次污染。相较于传统方法，膜分离技术，处理过程简单、能耗低、分离效率高且不易造成二次污染，通过使用超浸润的材料可选择性的吸收油或水。其中超疏水-超亲油型材料，因其疏水性能良好，抗污抗菌性好而广泛用于油水混合物的分离。
申请号为201410209134.4的中国专利，公开了一种超疏水/亲油油水分离网膜的制备方法，通过采用硅酸钠和硫酸钠为原料，以溶胶法在金属网上形成纳米级的乳突状结构，并用低表面能有机修饰剂对构筑的纳米SiO2进行改性，制备成了超疏水/亲油油水分离网膜。该方法虽然能够提供一种制得超疏水/亲油油水分离网膜的方法，但中间过程需要用到浓硝酸，存在一定安全隐患同时制备时间较长，步骤较为繁琐，且使用的载体为金属网，金属材料改性成本较高，且易被残油污染，使用寿命不可控。
漆酚是生漆的主要成分，约占50-80％，也是生漆成膜的主要物质，其结构为带有长侧链的邻苯二酚，包含了两个酚羟基和一个R基，R基为饱和或含0-3个不饱和双键的直链烃基，长侧链结构可以带来良好的疏水效果。而我国生漆量质量佳，约占世界生漆总产量的85％，是非常重要的可利用资源。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：提供一种成本低廉且可快速制备出多种用于油水分离的漆酚油水分离膜的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种漆酚油水分离膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
以乙醇为溶剂配制漆酚溶液；
将棉织物基材浸泡于制得的漆酚溶液中；
将浸泡后的棉织物基材取出，进行烘干处理，得到所述漆酚油水分离膜。
本发明的有益效果在于：利用漆酚对棉织物基材进行改性，通过溶液浸渍法将漆酚涂覆在棉织物基材表面上，降低了棉织物基材的表面能，又因为漆酚具有疏水性质的长侧链，增大了棉织物基材的疏水效果，水滴不能润湿漆酚油水分离膜的表面，但油滴能顺利通过，使得棉织物基材具有疏水亲油的性质；同时制备方法简单，可同时对多种棉织物基材进行处理，一步制造出多种用于油水分离的漆酚油水分离膜，整个制备过程简单快捷，不含氟元素，原料绿色环保无污染，且棉织物基材来源广泛，价格低廉，制备成本低，机械稳定性好，分离效果佳。
附图说明
图1为本发明的由60mg/mL的漆酚溶液制得的无纺布、棉布及海绵的油水分离效率；
图2为本发明的由60mg/mL的漆酚溶液制得的海绵及棉花对不同种类油的吸附率；
图3为本发明的由60mg/mL的漆酚溶液制得的滤纸对油包水乳液分离前后的偏光显微镜对比图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明最关键的构思在于：利用漆酚的疏水长链，通过溶液浸渍法将漆酚涂覆在棉织物基材表面上，制备得到一种成本低、分离效果佳和化学稳定性好的漆酚油水分离膜。
本发明提供的漆酚油水分离膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
以乙醇为溶剂配制漆酚溶液；
将棉织物基材浸泡于制得的漆酚溶液中；
将浸泡后的棉织物基材取出，进行烘干处理，得到所述漆酚油水分离膜。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：利用漆酚对棉织物基材进行改性，通过溶液浸渍法将漆酚涂覆在棉织物基材表面上，降低了棉织物基材的表面能，棉织物基材上的羟基可以与漆酚进行较强的络合，又因为漆酚具有疏水性质的长侧链，增大了棉织物基材的疏水效果，水滴不能润湿漆酚油水分离膜的表面，但油滴能顺利通过，使棉织物基材具有疏水亲油的性质，使油水分离膜的化学稳定性好；同时制备方法简单，可同时对多种棉织物基材进行处理，制造出多种用于油水分离的漆酚油水分离膜；整个制备过程简单快捷，不含氟元素，原料绿色环保无污染，且棉织物基材来源广泛，价格低廉，制备成本低，机械稳定性好，分离效果佳。
进一步的，所述漆酚溶液的浓度为20-60mg/mL。
由上述描述可知，根据所处理水质油水比例的不同，选择不同浓度的漆酚溶液对棉织物基材进行处理。
进一步的，所述棉织物基材的材质为无纺布、棉布、海绵、棉花或滤纸。
由上述描述可知，棉织物基材的材质为无纺布、棉布、海绵、棉花或滤纸，其来源广泛，价格低廉，能够降低制备成本低，且机械稳定性好，还可根据处理水质组成、区域大小的不同，选择不同的棉织物基材。
进一步的，所述烘干处理的条件为：温度100℃-120℃，时间3-5h。
由上述描述可知，通过加热可加速烘干处理即固化处理的效率。
进一步的，在对棉织物基材浸泡前先进行预处理，所述预处理具体为：先将棉织物基材在丙酮中进行超声处理，干燥后放入蒸馏水中进行超声处理，干燥后，再将棉织物基材至于盐酸溶液中浸泡，然后取出用蒸馏水冲洗直至中性，随后进行干燥。
由上述描述可知，对棉织物基材进行预处理可以除去棉织物基材上的污渍、生物油，利于后续将漆酚浸泡涂覆在棉织物基材上。
进一步的，所述预处理中超声处理的时间为15min-20min，所述盐酸溶液的浓度为0.01mol/L，所述浸泡的时间为1.5-2.5h。
由上述描述可知，超声处理可以更快的除去基材上的污渍和生物油，盐酸浸泡利于活化增加棉织物基材上的羟基。
进一步的，将棉织物基材浸泡于漆酚溶液中，同时进行加热处理和搅拌处理。
由上述描述可知，搅拌可使漆酚溶液与棉织物基材充分接触，避免产生死角，降低产品质量，较高温度下浸泡，有利于更好地将漆酚涂覆在棉织物上，从而提高疏水效果，提升油水分离效果。
进一步的，所述加热处理的温度为45-55℃，时间为20-24h。
由上述描述可知，较高温度下长时间浸泡，有利于更好地将漆酚涂覆在棉织物油水分离膜上，从而提高疏水效果，提升油水分离效果。
进一步的，一种漆酚油水分离膜的制备方法，所述制备方法的具体步骤为：
(1)以乙醇为溶剂配制60mg/mL的漆酚溶液；
(2)将棉布在丙酮中进行超声处理15min，干燥后放入蒸馏水中进行超声处理，干燥后，再将棉布至于0.01mol/L的盐酸溶液中浸泡2h，然后取出用蒸馏水冲洗直至中性，随后进行干燥；
(3)将步骤(2)所得棉布浸泡于步骤(1)制得的漆酚溶液中，同时进行加热处理和搅拌处理，所述热处理的加热温度为50℃，时间为24h；
(4)将步骤(3)经过浸泡的棉布取出，在120℃下进行固化处理，时间为4h，得到所述漆酚油水分离膜。
实施例1：
以乙醇为溶剂配制60mg/mL的漆酚溶液；同时将无纺布在丙酮中进行超声处理15min，干燥后放入蒸馏水中进行超声处理15min，干燥后，再将无纺布置于0.01mol/L的盐酸溶液中浸泡2h，然后取出用蒸馏水冲洗直至中性，随后进行干燥；将预处理后的无纺布浸泡于60mg/mL的漆酚溶液中，同时进行加热处理和搅拌处理，所述热处理的加热温度为50℃，时间为24h；将经过浸泡的无纺布取出，在120℃下进行烘干处理，时间为4h，得到所述以无纺布为基材的漆酚油水分离膜。
实施例2：
以乙醇为溶剂配制40mg/mL的漆酚溶液；去除无纺布表面的生物油和污渍，得到的的无纺布浸泡于40mg/mL的漆酚溶液中，将经过浸泡的无纺布取出，至于烘箱中，120℃烘干4h完成烘干处理即固化处理，得到所述以无纺布为基材的漆酚油水分离膜。
实施例3：
以乙醇为溶剂配制20mg/mL的漆酚溶液；将无纺布浸泡于20mg/mL的漆酚溶液中，同时进行加热处理和搅拌处理，所述热处理的加热温度为50℃，时间为24h；将经过浸泡的无纺布取出，进行烘干处理，得到所述以无纺布为基材的漆酚油水分离膜。
实施例4：
以乙醇为溶剂配制60mg/mL的漆酚溶液；同时将棉布在丙酮中进行超声处理15min，干燥后放入蒸馏水中进行超声处理15min，干燥后，再将棉布置于0.01mol/L的盐酸溶液中浸泡2h，然后取出用蒸馏水冲洗直至中性，随后进行干燥；将预处理后的棉布浸泡于60mg/mL的漆酚溶液中，同时进行加热处理和搅拌处理，所述热处理的加热温度为50℃，时间为24h；将经过浸泡的棉布取出，置于烘箱中，120℃烘干4h完成烘干处理，得到所述以棉布为基材的漆酚油水分离膜。
实施例5：
以乙醇为溶剂配制40mg/mL的漆酚溶液；同时将棉布在丙酮中进行超声处理20min，干燥后放入蒸馏水中进行超声处理20min，干燥后，再将棉布置于0.01mol/L的盐酸溶液中浸泡1.5h，然后取出用蒸馏水冲洗直至中性，随后进行干燥；将预处理后的棉布浸泡于40mg/mL的漆酚溶液中，同时进行加热处理和搅拌处理，所述热处理的加热温度为45℃，时间为22h；将经过浸泡的棉布取出，在120℃下进行烘干处理，时间为3h，得到所述以棉布为基材的漆酚油水分离膜。
实施例6：
以乙醇为溶剂配制30mg/mL的漆酚溶液；同时将棉布在丙酮中进行超声处理18min，干燥后放入蒸馏水中进行超声处理18min，干燥后，再将棉布置于0.01mol/L的盐酸溶液中浸泡2.4h，然后取出用蒸馏水冲洗直至中性，随后进行干燥；将预处理后的棉布浸泡于30mg/mL的漆酚溶液中，同时进行加热处理和搅拌处理，所述热处理的加热温度为48℃，时间为23h；将经过浸泡的棉布取出，在120℃下进行烘干处理，时间为4h，得到所述以棉布为基材的漆酚油水分离膜。
实施例7：
以乙醇为溶剂配制60mg/mL的漆酚溶液；同时将海绵在丙酮中进行超声处理15min，干燥后放入蒸馏水中进行超声处理15min，干燥后，再将海绵置于0.01mol/L的盐酸溶液中浸泡2h，然后取出用蒸馏水冲洗直至中性，随后进行干燥；将预处理后的海绵浸泡于60mg/mL的漆酚溶液中，同时进行加热处理和搅拌处理，所述热处理的加热温度为50℃，时间为24h；将经过浸泡的海绵取出，在120℃的烘箱内进行烘干处理，时间为4h，得到所述以海绵为基材的漆酚油水分离膜。
实施例8：
以乙醇为溶剂配制20mg/mL的漆酚溶液；同时将海绵在丙酮中进行超声处理18min，干燥后放入蒸馏水中进行超声处理18min，干燥后，再将海绵置于0.01mol/L的盐酸溶液中浸泡2.5h，然后取出用蒸馏水冲洗直至中性，随后进行干燥；将预处理后的海绵浸泡于20mg/mL的漆酚溶液中，同时进行加热处理和搅拌处理，所述热处理的加热温度为55℃，时间为20h；将经过浸泡的海绵取出，进行烘干处理，得到所述以海绵为基材的漆酚油水分离膜。
实施例9：
以乙醇为溶剂配制50mg/mL的漆酚溶液；同时将海绵在丙酮中进行超声处理16min，干燥后放入蒸馏水中进行超声处理16min，干燥后，再将海绵置于0.01mol/L的盐酸溶液中浸泡1.8h，然后取出用蒸馏水冲洗直至中性，随后进行干燥；将预处理后的海绵浸泡于50mg/mL的漆酚溶液中，同时进行加热处理和搅拌处理，所述热处理的加热温度为53℃，时间为21h；将经过浸泡的海绵取出，在120℃下进行烘干处理，时间为4h，得到所述以海绵为基材的漆酚油水分离膜。
实施例10：
以乙醇为溶剂配制60mg/mL的漆酚溶液；同时将棉花在丙酮中进行超声处理15min，干燥后放入蒸馏水中进行超声处理15min，干燥后，再将棉花置于0.01mol/L的盐酸溶液中浸泡2h，然后取出用蒸馏水冲洗直至中性，随后进行干燥；将预处理后的棉花浸泡于60mg/mL的漆酚溶液中，同时进行加热处理和搅拌处理，所述热处理的加热温度为50℃，时间为24h；将经过浸泡的棉花取出，在120℃下进行烘干处理，时间为4h，得到所述以棉花为基材的漆酚油水分离膜。
实施例11：
以乙醇为溶剂配制40mg/mL的漆酚溶液，将棉花浸泡于40mg/mL的漆酚溶液中24h；将经过浸泡的棉花取出，在120℃下进行烘干处理，时间为4h，得到所述以棉花为基材的漆酚油水分离膜。
实施例12：
以乙醇为溶剂配制30mg/mL的漆酚溶液；将棉花浸泡于30mg/mL的漆酚溶液中，同时进行加热处理和搅拌处理，所述热处理的加热温度为50℃，时间为24h；将经过浸泡的棉花取出，在110℃下进行烘干处理，时间为4h，得到所述以棉花为基材的漆酚油水分离膜。
实施例13：
以乙醇为溶剂配制60mg/mL的漆酚溶液；同时将滤纸在丙酮中进行超声处理15min，干燥后放入蒸馏水中进行超声处理15min，干燥后，再将滤纸置于0.01mol/L的盐酸溶液中浸泡2h，然后取出用蒸馏水冲洗直至中性，随后进行干燥；将预处理后的滤纸浸泡于60mg/mL的漆酚溶液中，同时进行加热处理和搅拌处理，所述热处理的加热温度为50℃，时间为24h；将经过浸泡的滤纸取出，在120℃下进行固化处理，时间为4h，得到所述以滤纸为基材的漆酚油水分离膜。
实施例14：
以乙醇为溶剂配制20mg/mL的漆酚溶液；同时将滤纸在丙酮中进行超声处理15min，干燥后放入蒸馏水中进行超声处理15min，干燥后，再将滤纸置于0.01mol/L的盐酸溶液中浸泡2h，然后取出用蒸馏水冲洗直至中性，随后进行干燥；将预处理后的滤纸浸泡于20mg/mL的漆酚溶液中；将经过浸泡的滤纸取出，在120℃下进行固化处理，时间为4h，得到所述以滤纸为基材的漆酚油水分离膜。
实施例15：
以乙醇为溶剂配制50mg/mL的漆酚溶液；将滤纸浸泡于50mg/mL的漆酚溶液中，同时进行加热处理和搅拌处理，所述热处理的加热温度为50℃，时间为24h；将经过浸泡的滤纸取出，在100℃下进行固化处理，时间为5h，得到所述以滤纸为基材的漆酚油水分离膜。
将上述实施例1、实施例4、实施例7、实施例10和实施例13中得到的漆酚油水分离膜分别进行水接触角测试、油水分离测试和吸油率测试。
水接触角测试
用DSA25接触角测量仪(德国KRUSS)进行测试,可以测得油水分离膜的水接触角都在120°以上，其中在由60mg/mL漆酚溶液所制备得到的超疏水无纺布水接触角最高可达153°。
油水分离测试
分别选取50mL石油醚、正己烷、环己烷、十二烷、汽油、汽油柴油混合油、甲苯、二甲苯、二氯甲烷和30mL水混合形成油水混合物。将实施例1和实施例4制得的漆酚油水分离膜夹于两个玻璃管之间进行油水分离，并分别记录分离前后油的质量；用实施例7制得的漆酚油水分离膜，采用吸附式分离器分离油水混合物。油水分离效率通过以下公式进行计算：
分离效率η＝Mt÷M0×100％。
其中，M0为分离前初始油或水的重量，Mt为分离后油或水的重量。油水分离为多次测量后取平均值。图1所示为为由实施例1、实施例4及实施例7制得的漆酚油水分离膜对不同种类油的油水分离效率，从图1可以看出三种油水分离膜的分离效率都在92％以上。
吸油能力测量
分别采用多种油品或有机溶剂进行测量，包括石油醚、正己烷、环己烷、十二烷、汽油、汽油柴油混合油。将制得的疏水棉花称重后浸泡在油中3s后取出再次进行称重。吸油能力根据下面的公式计算：
吸油能力＝(M1-M0)÷M0×100％；
其中M0为干燥的疏水材料的质量，M1为吸油后疏水材料的质量。
海绵、棉花的吸附力好，可用来吸附水表面或水下的轻油，如图2所示为由实施例7及实施例10制得的漆酚油水分离膜对不同种类油的吸油率；
经漆酚处理过的滤纸，由于其孔隙相比无纺布及棉布更小，孔洞多数更易被漆膜给堵住，使得其供油通过的孔径很小可以用于油包水乳液的分离。如图3所示，由实施例13制得的以滤纸为基材的漆酚油水分离膜，对油包水(石油醚包水)乳液进行分离实验前后的偏光显微镜对比图。可以发现，分离后的油跟分离前乳白色乳液形成了鲜明的对比：油包水乳液中，石油醚中均匀分布着很多水珠，而实施例13制得的以滤纸为基材的漆酚油水分离膜分离出的石油醚中仅零星分布着一两颗水珠，说明漆酚修饰的滤纸能很好进行油包水乳液的分离。
综上所述，本发明提供的漆酚油水分离膜，利用漆酚对棉织物基材进行改性，通过溶液浸渍法将漆酚涂覆在棉织物基材表面上，降低了棉织物基材的表面能，棉织物基材上的羟基可以与漆酚进行较强的络合，又因为漆酚具有疏水性质的长侧链，增大了棉织物基材的疏水效果，水滴不能润湿漆酚油水分离膜的表面，但油滴能顺利通过，使棉织物基材具有疏水亲油的性质，使油水分离膜的化学稳定性好；同时制备方法简单，可同时对多种棉织物基材进行处理，制造出多种用于油水分离的漆酚油水分离膜，水接触角最高可达153°；整个制备过程简单快捷，不含氟元素，原料绿色环保无污染，且棉织物基材来源广泛，价格低廉，制备成本低，机械稳定性好，分离效果佳。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种漆酚油水分离膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
以乙醇为溶剂配制漆酚溶液；
将棉织物基材浸泡于制得的漆酚溶液中；
将浸泡后的棉织物基材取出，进行烘干处理，得到所述漆酚油水分离膜。
2.根据权利要求1所述的漆酚油水分离膜的制备方法，其特征在于，所述漆酚溶液的浓度为20-60mg/mL。
3.根据权利要求1所述的漆酚油水分离膜的制备方法，其特征在于，所述棉织物基材的材质为无纺布、棉布、海绵、棉花或滤纸。
4.根据权利要求1所述的漆酚油水分离膜的制备方法，其特征在于，所述烘干处理的条件为：温度100℃-120℃，时间3-5h。
5.根据权利要求1所述的漆酚油水分离膜的制备方法，其特征在于，在对棉织物基材浸泡前先进行预处理，所述预处理具体为：先将棉织物基材在丙酮中进行超声处理，干燥后放入蒸馏水中进行超声处理，干燥后，再将棉织物基材至于盐酸溶液中浸泡，然后取出用蒸馏水冲洗直至中性，随后进行干燥。
6.根据权利要求5所述的漆酚油水分离膜的制备方法，其特征在于，所述预处理中超声处理的时间为15min-20min，所述盐酸溶液的浓度为0.01mol/L，所述浸泡的时间为1.5-2.5h。
7.根据权利要求1所述的漆酚油水分离膜的制备方法，其特征在于，将棉织物基材浸泡于漆酚溶液中，同时进行加热处理和搅拌处理。
8.根据权利要求7所述的漆酚油水分离膜的制备方法，其特征在于，所述加热处理的温度为45-55℃，时间为20-24h。
9.根据权利要求1所述的漆酚油水分离膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体步骤为：
(1)以乙醇为溶剂配制60mg/mL的漆酚溶液；
(2)将棉布在丙酮中进行超声处理15min，干燥后放入蒸馏水中进行超声处理，干燥后，再将棉布至于0.01mol/L的盐酸溶液中浸泡2h，然后取出用蒸馏水冲洗直至中性，随后进行干燥；
(3)将步骤(2)所得棉布浸泡于步骤(1)制得的漆酚溶液中，同时进行加热处理和搅拌处理，所述热处理的加热温度为50℃，时间为24h；
(4)将步骤(3)经过浸泡的棉布取出，在120℃下进行烘干处理，时间为4h，得到所述漆酚油水分离膜。
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