CN110697840A - 一种可重复利用的仿生油水分离铜网的制备方法 - Google Patents

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彭熙
陈璟
王星雨
李小劼
孙永成
李博
薛浩
丁汉良
迟德强
陈友
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    • C02F1/40—Devices for separating or removing fatty or oily substances or similar floating material
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Abstract

一种可重复利用的仿生油水分离铜网的制备方法，该方法首先将不锈钢网放置于丙酮和乙醇溶液中进行超声预处理，再讲不锈钢网置于氯化铜和硫酸的混合溶液中进行浸泡，然后将不锈钢网进行清洗，不锈钢网表面获得具有类昆虫复眼结构的铜基微纳米多级复合结构，然后样品置于硬脂酸和乙醇溶液中进行化学修饰，铜基表面将附着低表面能涂层，得到具有低表面能界面涂层。本发明制备所得的仿生油水分离铜网在保证高效的油水分离同时，还能防止油污的二次污染，能够实现多次、高效的重复油水分离。

Description

一种可重复利用的仿生油水分离铜网的制备方法
技术领域
本发明涉及一种可重复利用的仿生油水分离铜网的制备方法，特别涉及一种利用常温化学沉积结合化学修饰制备可重复利用的仿生油水分离铜网的方法。
背景技术
石油的成分非常复杂，主要包含饱和烃、芳香烃化合物等。石油一旦泄露会影响海洋和大气的气体交换、影响海洋植物光合作用、消耗海洋溶氧等，对于水环境和水体生物的危害是相当严重的。所以如何将泄露的石油和海水分离开来就是人们值得思考的问题，目前主要的分离方法有化学燃烧法、生物降解法、物理处理法。但化学燃烧法会带来第二次污染、生降解法反应速度缓，物理处理方法成本低、没有二次污染变成人们关注的焦点。
在油水分离过程中使用具有特殊润湿性的选择性透过材料可使油选择性地透过网格而将水排斥，轻松解决油水分离问题。在自然界中，许多植物和昆虫表现出优异的超疏水性，昆虫复眼疏水特性的启发，可以在普通金属材料表面制备超疏水试样，并将其应用于实际工程中。
人们已尝试使用多种方法制备超疏水和超亲油特性的铜网，如电化学沉积法，电纺丝法，溶胶凝胶法，CVD法等。其中，常温化学沉积是通过在材料表面形成微纳米尺度多尺度分级结构的过程，此方法简便、快速、成本低廉且易实现。而在不锈钢网上制备出具有微纳米分级结构的超疏水超亲油表面，并实现高效而可重复的油水分离目标，这是一种新的尝试，对目前油污水处理技术的产业化应用意义重大。
发明内容
本发明提供一种常温化学沉积技术制备可重复利用的油水分离铜网的方法，所制备的铜网具有表面微观分级结构和低表面能涂层物质。安装到可重复利用的仿生油水分离装置中，仅需要自身重力就可以高效的油水分离。并且这种铜网能够实现多次高效利用，有效避免了二次污染，具有成本低、操作简单等优点。
一种可重复利用的仿生油水分离铜网的制备方法，包括以下步骤：
A.对不锈钢网进行预处理：将不锈钢网放置于丙酮中超声波清洗，然后再放置于乙醇溶液中超声波清洗，除去表面的油脂等污垢。
B.常温化学沉积：将步骤A清洗后的不锈钢网浸入氯化铜硫酸溶液中进行化学沉积，配置1.5mol/L的氯化铜和0.25mol/L的硫酸混合水溶液，体积为200-250ml，室温下，将不锈钢网放入上述溶液中室温浸泡15秒；在不锈钢网表面覆盖一层铜膜的同时，形成了类昆虫复眼表面的微纳米复合多尺度结构。
C.表面修饰：将步骤B得到的铜基不锈钢网进行清洗后，在170℃的温度下真空干燥120分钟，再用0.1mol/L的饱和脂肪酸和乙醇溶液浸泡80分钟，表面修饰结束后，用无水乙醇冲洗，再放入80℃的真空下干燥30分钟便可得到可重复利用的新型仿生油水分离铜网。
本发明的有益效果为：
安装有本发明制备的铜网的可重复利用的仿生油水分离装置在重复油水分离100次之后，经红外测油仪测得分离效率仍能保持在90％以上。所制备仿生油水分铜网成可重复性利用性好，制备方法简单、成本低廉，稳定性高，通量高，具备大规模工业应用价值。
附图说明
图1是本发明之方法制备的可重复利用的仿生油水分离铜网的水滴接触角为151°示意图。
图2本发明之方法制备的可重复利用的仿生油水分离铜网表面的微纳米复合分级结构。
图3是本发明之方法制备的可重复利用的仿生油水分离铜网用于可重复利用的仿生油水分离装置的示意图。
具体实施方式
一种可重复利用的仿生油水分离铜网的制备方法，包括以下步骤：
A.对不锈钢网进行预处理：将不锈钢网放置于丙酮中超声波清洗，然后再放置于乙醇溶液中超声波清洗，除去表面的油脂等污垢。
B.常温化学沉积：将步骤A清洗后的不锈钢网浸入氯化铜硫酸溶液中进行化学沉积，配置1.5mol/L的氯化铜和0.25mol/L的硫酸混合水溶液，体积为200-250ml，室温下，将不锈钢网放入上述溶液中室温浸泡15秒；在不锈钢网表面覆盖一层铜膜的同时，形成了类昆虫复眼表面的微纳米复合多尺度结构。
C.表面修饰：将步骤B得到的铜基不锈钢网进行清洗后，在170℃的温度下真空干燥120分钟，再用0.1mol/L的饱和脂肪酸和乙醇溶液浸泡80分钟，表面修饰结束后，用无水乙醇冲洗，再放入80℃的真空下干燥30分钟便可得到可重复利用的新型仿生油水分离铜网。
所述步骤A中，不锈钢网丝直径为60～65μm，孔径为130～150μm，其表面的静态接触角为38°。
所述步骤B中，浸泡后的不锈钢网取出后用去离子水冲洗2～3分钟，处理过的多孔网置于鼓风干燥箱中，温度设置为70℃，保持30分钟。
如图1所示，本发明之方法制备的可重复利用的仿生油水分离铜网的水滴接触角为151°。而对于油品的静态接触角接近0°的油品包括三氯甲烷，正己烷，甲苯等。
本发明之方法制备的可重复利用的仿生油水分离铜网表面的微纳米复合分级结构如图2所示。
本发明之方法制备的可重复利用的仿生油水分离铜网1在可重复利用的仿生油水分离装置的安装位置如图3所示。

Claims (3)

1.一种可重复利用的仿生油水分离铜网的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
A.对不锈钢网进行预处理：将不锈钢网放置于丙酮中超声波清洗，然后再放置于乙醇溶液中超声波清洗，除去表面的油脂等污垢；
B.常温化学沉积：将步骤A清洗后的不锈钢网浸入氯化铜硫酸溶液中进行化学沉积，配置1.5mol/L的氯化铜和0.25mol/L的硫酸混合水溶液，体积为200-250ml，室温下，将不锈钢网放入上述溶液中室温浸泡15秒；在不锈钢网表面覆盖一层铜膜的同时，形成了类昆虫复眼表面的微纳米复合多尺度结构；
C.表面修饰：将步骤B得到的铜基不锈钢网进行清洗后，在170℃的温度下真空干燥120分钟，再用0.1mol/L的饱和脂肪酸和乙醇溶液浸泡80分钟，表面修饰结束后，用无水乙醇冲洗，再放入80℃的真空下干燥30分钟便可得到可重复利用的新型仿生油水分离铜网。
2.根据权利要求1所述的一种可重复利用的仿生油水分离铜网的制备方法，其特征在于：所述步骤A中，不锈钢网丝直径为60～65μm，孔径为130～150μm，其表面的静态接触角为38°。
3.根据权利要求1所述的一种可重复利用的仿生油水分离铜网的制备方法，其特征在于：所述步骤B中，浸泡后的不锈钢网取出后用去离子水冲洗2～3分钟，处理过的多孔网置于鼓风干燥箱中，温度设置为70℃，保持30分钟。
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