CN111569671A - 一种蜡固封四周的油水分离过滤膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蜡固封四周的油水分离过滤膜及其制备方法，所述蜡固封四周的油水分离过滤膜，包括亲水无纺布和用于固封所述亲水无纺布四周的蜡。本发明还提供该油水分离过滤膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：S1.提供亲水无纺布和用于打印蜡型的本体蜡；S2.建立蜡型的三维实体模型；S3.利用蜡型3D打印机按照步骤S2的三维实体模型将本体蜡打印在亲水无纺布上。本发明利用蜡固封亲水无纺布四周，防止水从亲水无纺布四周渗漏，有效提高油水分离速率；而且，价格便宜，具有较高的市场价值。

Description

一种蜡固封四周的油水分离过滤膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及液体分离技术领域，更具体地，涉及一种蜡固封四周的油水分离过滤膜及其制备方法。
背景技术
近年来，由海上原油泄漏和工业含油污水排放带来的污染威胁着生态系统稳态以及影响着人类身体健康。为净化被油污染的水资源、收集可进一步利用的原油，改善溢油回收及油水分离显得日益重要。因此，寻找一种高效率、低成本、且不造成二次污染的油水分离技术已经亟待解决。
传统的油水分离方法主要包括重力沉降分离法、离心分离法、吸附分离法、蒸馏分离法、电脱分离法、以及生物降解等，但这些分离方法能耗高、成本高且效率较低，无法做到高效回收原油。相比于上述油水混合液体处理方法，具有特殊润湿性的过滤膜能够更好的分离油水混合物中的油相和水相，且制造方法多，效率更高。
亲水无纺布吸水性极强，水分子可以迅速被吸收进无纺布的微/纳米结构中，使其允许水通过，阻止油通过，形成超疏油润湿无纺布。但是，亲水无纺布用于油水分离过滤膜时，油水分离速率还有待提高。
因此，需要开发出药水分离速率更快的基于亲水无纺布的油水分离过滤膜。
发明内容
本发明为克服上述现有技术亲水无纺布所述的油水分离速率有待提高的缺陷，提供一种蜡固封四周的油水分离过滤膜，提供的油水分离过滤膜利用蜡固封亲水无纺布四周，防止水从亲水无纺布四周渗漏，有效提高油水分离速率，且价格便宜，具有较高的市场价值。
本发明的另一目的在于提供上述油水分离过滤膜的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种蜡固封四周的油水分离过滤膜，包括亲水无纺布和用于固封所述亲水无纺布四周的蜡。
发明人研究发现，亲水无纺布的油水分离速率不足的原因在于，亲水无纺布是由定向的或随机的纤维构成，水会从四周渗透出，降低了油水分离速率。
本发明利用蜡固封亲水无纺布四周，防止水从亲水无纺布四周渗漏，有效提高油水分离速率。而且，亲水无纺布具有容易分解、无毒无刺激性、价格低廉、可循环再用等特点，蜡价格不高，本发明的油水分离过滤膜价格便宜，具有较高的市场价值。
优选地，所述亲水无纺布为1～20层。
更优选地，所述亲水无纺布为1～5层。
优选地，所述亲水无纺布通过水刺法、热合法、浆粕气流成网法、湿法、纺粘法、熔喷法、针刺法或缝编法制备得到。
优选地，所述蜡为植物蜡、矿物蜡、石油蜡或合成蜡中的一种或几种。
优选地，所述蜡为提取自矿物蜡和石油蜡的石蜡。
优选地，所述油水分离过滤膜为圆形或方形。
优选地，所述蜡通过蜡型3D打印机打印至亲水无纺布上。
本发明还保护上述油水分离过滤膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S1.提供亲水无纺布和用于打印蜡型的本体蜡；
S2.建立蜡型的三维实体模型；
S3.利用蜡型3D打印机按照步骤S2的三维实体模型将本体蜡打印在亲水无纺布上。
优选地，所述蜡型3D打印机设有储料罐；
步骤S3具体为，将本体蜡处理为熔融状态后转移至储料罐中，蜡型3D打印机按照步骤S2的三维实体模型将本体蜡打印在亲水无纺布上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明利用蜡固封亲水无纺布四周，防止水从亲水无纺布四周渗漏，有效提高油水分离速率；而且，价格便宜，具有较高的市场价值。
附图说明
图1为本发明的蜡固封四周的油水分离过滤膜的制备方法流程示意图。
图2为本发明实施例1中步骤S1的亲水无纺布的示意图。
图3为本发明实施例1中步骤S1的本体蜡的示意图。
图4为本发明实施例1中步骤S2的三维实体模型的示意图。
图5为本发明实施例1中步骤S3中呈现的示意图。
图6为本发明实施例1中步骤S3完成后得到的油水分离过滤膜的示意图。
图7为本发明油水分离测试中的油水分离装置的示意图。
图中，1位亲水无纺布，2为本体蜡，3为三维实体模型，4为储料罐，5为打印机工作台，6为打印机喷头，7为油水分离过滤膜。
图7中，8为针筒；9为垫片；10为样品，即待测的分离膜。图7中左侧为该油水分离装置的实物图；右侧为示意图，从上到下依次为针筒、垫片、样品和垫片。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例中的原料均可通过市售得到；
除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
本实施例提供一种蜡固封四周的油水分离过滤膜，包括亲水无纺布和用于固封所述亲水无纺布四周的蜡。
如图1～6所示，该油水分离过滤膜的制备方法如下：
S1.提供亲水无纺布和用于打印蜡型的本体蜡；
S2.建立蜡型的三维实体模型；
S3.将本体蜡处理为熔融状态后转移至蜡型3D打印机的储料罐中，蜡型3D打印机按照步骤S2的三维实体模型将本体蜡打印在亲水无纺布上。
下面结合具体附图对本发明一种蜡打印固封四周的油水分离过滤膜制备方法作详细的介绍。
首先执行步骤S1，提供一块亲水无纺布1和用于打印蜡型的本体蜡2，亲水无纺布为1～20层，面积按照具体实例取值；亲水无纺布的制造方法为水刺法、热合法、浆粕气流成网法、湿法、纺粘法、熔喷法、针刺法或缝编法。本体蜡类型为植物蜡、矿物蜡、石油蜡、合成蜡。具体地，本实施例中，无纺布选择1层，制造方法选择水刺法；本体蜡类型选择由矿物蜡和石油蜡提取而成的石蜡。
然后执行步骤S2，运用CAD、Pro/E、UG、SolidWorks等软件设计本体蜡的三维实体模型3。本实施例中，运用CAD设计本体蜡的三维实体模型。
接着执行步骤S3，将本体蜡2处理为熔融状态，熔点温度为57～63℃，接着将本体蜡2倒进蜡型3D打印机的储料罐4中，要求确保蜡的完全融化且不存在固体颗粒。
再打开蜡型3D打印机开关，调整好打印机工作台5的高度，将亲水无纺布1放在工作台5上，调整好打印机喷头6的位置，开始将所述本体蜡2按照三维实体模型3打印在亲水无纺布1上得到油水分离过滤膜7。
图2中示出了两种形状的亲水无纺布，即方形和圆形，本实施例中，为圆形的亲水无纺布。
图4中示出了四种形状的三维实体模型，即外方内方、外方内圆、外圆内圆和外圆内方，本实施例中，三维实体模型为外圆内方。
图6中示出了四种形状的油水分离过滤膜，分别对应图4中四种形状的三维实体模型，本实施例中，油水分离过滤膜上的蜡型为外圆内方。
实施例2～5
实施例2～5与实施例1相比，区别在于，油水分离过滤膜中亲水无纺布的层数分别为2、3、4、5层；其他制备条件与实施例1相同。
对比例1～5
对比例1～5分别依次为层数为1、2、3、4、5的亲水无纺布，未经蜡固封四周；对比例1～5的亲水无纺布与实施例1～5的亲水无纺布材质相同。
油水分离测试
1.检测方法
油水分离速率表征选用去离子水和煤油混合液，利用油水分离装置，根据水通过的时间来计算油水分离速率：v＝V/(St)，公式中v(mm/s)为油水分离速率，V(ml)为液体体积，S(mm2)为可进行油水分离无纺布面积，t(s)为单位体积的过滤时间。
取去离子水与煤油各5ml，配比为1:1。按1g中国红水溶染色剂配200ml去离子水的比例，置于烧杯中，放入搅拌机中搅拌3min，将去离子水均匀染成红色；煤油和染色的去离子水各5ml混合于烧杯中备用；将样品(即油水分离过滤膜)置于去离子水中浸泡5min进行预润湿处理后，用针筒8、垫片9、夹子将样品10固定，样品正面朝上，固定好油水分离装置，如图7所示；将混合液从油水分离装置上端试管倒入，待液面静止后，进行油水分离。按照可进行油水分离无纺布面积S＝16πmm2，取V＝2ml进行计时得过滤时间t，从而计算油水分离速率v。
2.检测结果
检测结果如表1所示，从表中数据可以看出，实施例1的油水分离过滤膜的油水分离速率优于对比例1；类似的，实施例2～5的油水分离过滤膜的油水分离速率分别优于对比例2～5。可见，对于相同层数的亲水无纺布，经蜡打印固封四周的油水分离过滤膜的油水分离速率明显优于未经蜡打印固封四周的油水分离过滤膜。
可见，本发明利用蜡打印技术封固亲水无纺布四周，防止水从亲水无纺布侧面渗漏，提高油水分离速率，应用前景广阔。本发明使用亲水无纺布作为基底，价格便宜，具有较高的市场价值。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
表1油水分离速率检测结果
样品 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
油水分离速率(mm/s) 36.52 21.93 16.11 12.05 8.78
样品 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5
油水分离速率(mm/s) 35.25 20.19 14.07 10.35 7.65
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蜡固封四周的油水分离过滤膜，其特征在于，包括亲水无纺布和用于固封所述亲水无纺布四周的蜡。
2.根据权利要求1所述的油水分离过滤膜，其特征在于，所述亲水无纺布为1～20层。
3.根据权利要求2所述的油水分离过滤膜，其特征在于，所述亲水无纺布为1～5层。
4.根据权利要求1所述的油水分离过滤膜，其特征在于，所述亲水无纺布通过水刺法、热合法、浆粕气流成网法、湿法、纺粘法、熔喷法、针刺法或缝编法制备得到。
5.根据权利要求1所述的油水分离过滤膜，其特征在于，所述蜡为植物蜡、矿物蜡、石油蜡或合成蜡中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的油水分离过滤膜，其特征在于，所述蜡为提取自矿物蜡和石油蜡的石蜡。
7.根据权利要求1所述的油水分离过滤膜，其特征在于，所述油水分离过滤膜为圆形或方形。
8.根据权利要求1所述的油水分离过滤膜，其特征在于，所述蜡通过蜡型3D打印机打印至亲水无纺布上。
9.权利要求1～8任一项所述油水分离过滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.提供亲水无纺布和用于打印蜡型的本体蜡；
S2.建立蜡型的三维实体模型；
S3.利用蜡型3D打印机按照步骤S2的三维实体模型将本体蜡打印在亲水无纺布上。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述蜡型3D打印机设有储料罐；
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