CN109292942B - 一种钴氧化物/SiO2复合网膜的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属纳米功能网膜材料制备工艺技术领域，具体涉及一种钴氧化物/SiO2复合网膜的制备方法及其应用；具体步骤：将氯化钴溶于乙醇溶液，得到氯化钴乙醇溶液；超声震荡；将正硅酸四乙酯溶于乙醇溶液，得到正硅酸四乙酯乙醇溶液；超声震荡；将不锈钢网适当剪裁后，依次放入丙酮和乙醇溶液中超声处理；然后将处理过的不锈钢网，浸入步骤的正硅酸四乙酯乙醇溶液中，取出不锈钢网进行燃烧；再浸入氯化钴乙醇溶液中，然后取出不锈钢网进行燃烧，得到钴氧化物/SiO2复合网膜。本发明的制备方法简单易行、流程较短、操作易控，适于推广使用。

Description

一种钴氧化物/SiO2复合网膜的制备方法及其应用
技术领域
本发明属纳米功能网膜材料制备工艺技术领域，具体涉及一种钴氧化物/SiO2复合网膜的制备方法及其应用。
背景技术
近年来，漏油事故频繁发生，人类生产生活中含油废水任意排放，又含有多种难降解抗生素，对环境造成了严重污染，威胁人类健康。清洁的水资源对于维持人类生命和社会的可持续发展具有至关重要的作用，然而随着人口的迅速增长和工业的快速发展，水污染变得越来越严重。其中，不溶性有机物和可溶性有机物是两类主要的污染源。因此，寻找一种高效的油水分离手段来处理污水具有重要意义。膜分离技术因其操作简便、分离效率高、能耗低等独到之处，在油水分离中有广阔远景。受荷叶、鱼鳞等启发，人们发展了许多油水分离膜材料，尤其是超亲水-水下超疏油膜材料受到研究者广泛关注。然而目前超亲水-水下超疏油膜材料的研究还存在制备过程复杂、机械性能和化学稳定性差及使用寿命短等问题亟待解决。更加重要的是，目前没有将油水分离与抗生素降解双功能融合到一起的膜材料。
基于传统的油水分离的方法存在耗时长、能耗高、设备要求复杂等缺点，且功能化单一，无法同时实现油水分离和抗生素催化降解双功能，探索和发展一种更为有效的同步双功能材料具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明旨在解决上述问题之一；本发明采用燃烧法制备硅氧化物复合钴氧化物负载在不锈钢网膜的复合结构，涉及一种金属网膜表面制备催化剂的方法及应用。经X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对复合膜微观结构分析表明，纳米二氧化硅与钴氧化物之间存在很好的相互作用，纳米二氧化硅均匀分散在钴氧化物基底中，利用钴盐作为自组装的基本单元，正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源，经过高温氧化法合成了多级结构二氧化硅纳米球和钴氧化物，从而得到具有多功能的网膜材料。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案具体为：
一种钴氧化物/SiO2复合网膜的制备方法，按照下述步骤进行：
(1)将氯化钴溶于乙醇溶液，得到一定浓度的氯化钴乙醇溶液；超声震荡；
(2)将正硅酸四乙酯溶于乙醇溶液，得到一定浓度的正硅酸四乙酯乙醇溶液；超声震荡；
(3)将不锈钢网剪裁后，依次放入丙酮和乙醇溶液中超声处理；
(4)将步骤(3)处理过的不锈钢网，浸入步骤(2)配置的正硅酸四乙酯乙醇溶液中一段时间，然后取出不锈钢网进行燃烧；
(5)将步骤(4)处理过的不锈钢网，浸入步骤(1)配置的氯化钴乙醇溶液中一段时间，然后取出不锈钢网进行燃烧，得到钴氧化物/SiO2复合网膜。
优选的，步骤(1)中，所述的氯化钴乙醇溶液中，氯化钴的质量百分浓度为1％～3％。
优选的，步骤(2)中，所述正硅酸四乙酯乙醇溶液质量百分浓度为1％～8％。
优选的，步骤(1)和(2)中，所述超声震荡的时间均为20～30min。
优选的，步骤(3)中，所述超声处理的时间为30min～40min。
优选的，步骤(4)中，所述一段时间为30s～60s。
优选的，步骤(4)中，所述燃烧时间为40s～60s。
优选的，步骤(5)中，所述一段时间为30s～60s。
优选的，步骤(5)中，所述燃烧时间为40s～60s。
有益效果：
(1)本发明的实验操作方法简单，实验器材单一；并且满足了本实验低成本，高性能的要求。
(2)本发明所使用的氯化钴经氧化成为具有催化功能的四氧化三钴，它既能实现催化性能，又增加了网膜表面的粗糙度，同时实现了催化和油水分离双功能，具有优良的综合性能。
(3)本发明中正硅酸四乙酯的加入极大的提高了不锈钢网膜表面的粗糙度，提高了超疏油性。
(4)本发明一步完成金属离子的氧化，合成方法简单易行，合成材料性能优异，适于推广使用。
附图说明
图1为实施例1中制备的钴氧化物/SiO2复合网膜的电镜扫描图。
图2为实施例2中制备的钴氧化物/SiO2复合网膜的电镜扫描图。
图3为实施例1中制备的钴氧化物/SiO2复合网膜的水下接触角图片。
图4为实施例1制备的钴氧化物/SiO2复合网膜对不同油的膜通量和分离效率图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
实施例1：
(1)将氯化钴溶于乙醇溶液，得到质量百分浓度为1％的氯化钴乙醇溶液；超声震荡，备用；
(2)将正硅酸四乙酯溶于乙醇溶液，得到质量百分浓度为1％的正硅酸四乙酯乙醇溶液；超声震荡，备用；
(3)将不锈钢网剪裁后，依次放入丙酮和乙醇溶液中超声处理25min；
(4)将步骤(3)处理过的不锈钢网，浸入步骤(2)配置的正硅酸四乙酯乙醇溶液中1min，然后取出不锈钢网使用酒精喷灯进行燃烧40s；
(5)将步骤(4)处理过的不锈钢网，浸入步骤(1)配置的氯化钴乙醇溶液中1min，然后取出不锈钢网进行燃烧40s，得到钴氧化物/SiO2复合网膜。
将钴氧化物/SiO2复合网膜固定在聚四氟乙烯法兰槽内，组装油水分离装置，将过硫酸盐 (5mmol/L)加入含油和有机染料的废水中，模拟抗生素和有机污染物，其中水中含有的有机污染物罗丹明B(浓度为25mg/L)，将油水混合物倒入槽内，且当该水溶液通过法兰后，流出的液体为无色水溶液。通过液体紫外分析，发现罗丹明B的含量极低，8min后检测不到，说明该网膜不仅有油水分离功能，且同时兼具催化降解罗丹明B性能。
实施例2：
(1)将氯化钴溶于乙醇溶液，得到质量百分浓度为1.5％的氯化钴乙醇溶液；超声震荡，备用；
(2)将正硅酸四乙酯溶于乙醇溶液，得到质量百分浓度为3％的正硅酸四乙酯乙醇溶液；超声震荡，备用；
(3)将不锈钢网剪裁后，依次放入丙酮和乙醇溶液中超声处理20min；
(4)将步骤(3)处理过的不锈钢网，浸入步骤(2)配置的正硅酸四乙酯乙醇溶液中40s，然后取出不锈钢网进行燃烧50s；
(5)将步骤(4)处理过的不锈钢网，浸入步骤(1)配置的氯化钴乙醇溶液中40s，然后取出不锈钢网使用酒精喷灯进行燃烧50s，得到钴氧化物/SiO2复合网膜。
将钴氧化物/SiO2复合网膜固定在聚四氟乙烯法兰槽内，组装油水分离装置，将过硫酸盐 (5mmol/L)加入含油和有机染料的废水中，模拟抗生素和有机污染物，其中水中含有的有机污染物亚甲基蓝(浓度为25mg/L)，将油水混合物倒入槽内，且当该水溶液通过法兰后，流出的液体为无色水溶液。通过液体紫外分析，检测不到亚甲基蓝成分，说明该网膜不仅有油水分离功能，且同时兼具催化降解亚甲基蓝性能。
实施例3：
(1)将氯化钴溶于乙醇溶液，得到质量百分浓度为3％的氯化钴乙醇溶液；超声震荡，备用；
(2)将正硅酸四乙酯溶于乙醇溶液，得到质量百分浓度为8％的正硅酸四乙酯乙醇溶液；超声震荡，备用；
(3)将不锈钢网剪裁后，依次放入丙酮和乙醇溶液中超声处理30min；
(4)将步骤(3)处理过的不锈钢网，浸入步骤(2)配置的正硅酸四乙酯乙醇溶液中30s，然后取出不锈钢网进行燃烧40s；
(5)将步骤(4)处理过的不锈钢网，浸入步骤(1)配置的氯化钴乙醇溶液中30s，然后取出不锈钢网使用酒精喷灯进行燃烧40s，得到钴氧化物/SiO2复合网膜。
将钴氧化物/SiO2复合网膜固定在聚四氟乙烯法兰槽内，组装油水分离装置，将过硫酸盐 (5mmol/L)加入含油和有机染料的废水中，模拟抗生素和有机污染物，其中水中含有的有机污染物亚甲基蓝(浓度为25mg/L)，将油水混合物倒入槽内，且当该水溶液通过法兰后，流出的液体为无色水溶液。通过液体紫外分析，检测不到亚甲基蓝成分，说明该网膜不仅有油水分离功能，且同时兼具催化降解亚甲基蓝性能。
图1为实施例1中制备的钴氧化物/SiO2复合网膜的电镜扫描图，可以明显观察出钴被氧化后的氧化物，其粒径属于微米级,在不锈钢网膜表面的分布呈现不规则形态，有效地增加了网膜表面的粗糙度。而二氧化硅纳米球也均匀的分散在网膜上，在不锈钢网膜表面的分布呈现球形颗粒状。
图2为实施例2中制备的钴氧化物/SiO2复合网膜的电镜扫描图，可以观察到，氧化后的物质的分布和图1中的差别比较大，但是形态上没有变化。
图3为实施例1中制备的钴氧化物/SiO2复合网膜，材料表面的水下接触角为159.346°；接触角大于150°，说明该网膜有明显的超疏油性能。
图4为实施例1制备的钴氧化物/SiO2复合网膜对不同油的膜通量和分离效率图；从图中可以看出，本发明制备的材料对不同的油类(a-环己烷，b-柴油，c-甲醛，d-正己烷，e-甲苯) 的分离效率均能达到99.6％以上；其中对环乙烷的膜通量为50000以上，体现了良好的分离效果。

Claims (9)

1.一种钴氧化物/SiO2复合网膜的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）将氯化钴溶于乙醇溶液，得到一定浓度的氯化钴乙醇溶液；超声震荡；
（2）将正硅酸四乙酯溶于乙醇溶液，得到一定浓度的正硅酸四乙酯乙醇溶液；超声震荡；
（3）将不锈钢网剪裁后，依次放入丙酮和乙醇溶液中超声处理；
（4）将步骤（3）处理过的不锈钢网，浸入步骤（2）配置的正硅酸四乙酯乙醇溶液中一段时间，然后取出不锈钢网进行燃烧；
（5）将步骤（4）处理过的不锈钢网，浸入步骤（1）配置的氯化钴乙醇溶液中一段时间，然后取出不锈钢网进行燃烧，得到钴氧化物/SiO2复合网膜。
2.根据权利要求1所述的一种钴氧化物/SiO2复合网膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述氯化钴乙醇溶液中，氯化钴的质量百分浓度为1%~3%。
3.根据权利要求1所述的一种钴氧化物/SiO2复合网膜的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述正硅酸四乙酯乙醇溶液质量百分浓度为1%~8%。
4.根据权利要求1所述的一种钴氧化物/SiO2复合网膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）和（2）中所述超声震荡时间为20min~30min。
5.根据权利要求1所述的一种钴氧化物/SiO2复合网膜的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述超声处理的时间为30min~40min。
6.根据权利要求1所述的一种钴氧化物/SiO2复合网膜的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述一段时间为30s~60s；所述燃烧时间为40s~60s。
7.根据权利要求1所述的一种钴氧化物/SiO2复合网膜的制备方法，其特征在于，步骤（5）中所述一段时间为30s~60s；所述燃烧时间为40s~60s。
8.根据权利要求1~7任一所述的方法制备的钴氧化物/SiO2复合网膜应用于含油水体中的油水分离，并同步催化降解水中的有机污染物。
9.根据权利要求8所述的钴氧化物/SiO2复合网膜应用，其特征在于，所述的有机污染物具体为罗丹明B或亚甲基蓝。
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CN103041716A (zh) * 2013-01-24 2013-04-17 哈尔滨工业大学 一种准对称薄层结构二氧化硅膜的制备方法
CN105617871B (zh) * 2015-12-23 2017-11-24 北京航空航天大学 一种超浸润四氧化三钴纳米针多孔膜的制备及其在乳液分离中的应用
CN106179350B (zh) * 2016-07-04 2019-02-26 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种抗烧结四氧化三钴基催化剂及其制备和应用

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