CN112691556A - 一种废弃口罩熔喷布层制备油水分离膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及膜分离领域，具体涉及一种废弃口罩熔喷布层用于制备油水分离膜的方法。包括以下步骤：将废弃口罩的鼻夹、耳挂部分拆除，将外层与内层剥离，得到中间熔喷布层，对熔喷布层进行消毒处理后烘干备用；配置一定浓度的TiO2溶液；熔喷布层浸入含有TiO2的溶液中超声制备TiO2改性熔喷布；TiO2改性熔喷布静置后转移至烘箱中，烘干备用；1H，1H，2H，2H‑全氟辛基三氯硅烷分散至无水乙醇中制备含1H，1H，2H，2H‑全氟辛基三氯硅烷的乙醇溶液；TiO2改性熔喷布浸入含有1H，1H，2H，2H‑全氟辛基三氯硅烷的乙醇溶液中超声制备完全改性熔喷布；完全改性熔喷布在静置后取出转移至烘箱中，得到可用于油水分离方面的改性膜。本发明制备工艺简单，成本较低，可重复使用率高，在环保和化工等领域有应用价值。
Description
技术领域：
本发明涉及膜分离领域，具体涉及一种废弃口罩熔喷布层制备油水分离膜的方法。
背景技术：
口罩是一类可以用来保护佩戴者并减少呼吸疾病病原传播的卫生用品。口罩作为避免感染的重要方式被大量使用。根据陈海明的统计(高分子学报，2020， 51(12)：1295-1306)，截至2020年4月底，我国口罩日均产量已达2亿只，每只约重5g，总重约1000吨。如何正确处理疫情期间及之后产生的大量废弃口罩，已成为资源利用的重要课题，也是保护生态环境的迫切要求。
目前，口罩主要有四种回收处理方法：一是填埋降解法，利用土壤中的微生物降解口罩中的高分子材料，填埋降解法耗费周期长，土地需求多，同时会对土壤造成二次污染。二是高温焚烧法，口罩由于其较高的碳、氢含量，具有较高的可燃性，燃烧所产生的热能可用于火力发电等能源供应，但同时也会有多种含毒的副产物生成，造成环境污染。三是破碎回收法，通过将破碎成颗粒状的口罩成分与其他高分子材料共混，生成低档高分子产品继续利用，专利CN 111516183 A将废弃口罩的罩体和挂绳制成碎片，得到口罩碎片，将干燥后的口罩碎片与偶联剂、增强剂、抗氧剂、颜料、抗菌剂采用密炼挤出机先进行密炼加工再进行挤出加工，造粒，最后制得基于废弃口罩的聚丙烯复合材料。四是化学降解法，通过化学降解将高分子材料转化为小分子物质，进行重新加工构成新材料利用，该过程复杂而且能耗大。
随着工业含油废水排放量的不断增加和溢油事件频发，含油废水的处理已成为世界性难题，寻求合适的方法来解决该问题已迫在眉睫。含油废水传统的净化技术包括气浮、吸附、絮凝、萃取等，然而这些技术存在占地面积大、运行费用高、二次污染和回收能力差等问题。膜分离技术作为一种有效的油水分离技术手段，具有分离过程简单、能耗低、操作简便等特点。专利CN 110496541 A将静电纺丝制备的纤维膜利用氟硅烷蒸汽涂覆，即得复合纤维膜。专利CN 110721596 A以醋酸纤维素作为纺丝原材料制备基底膜，再将二氧化硅纳米颗粒以静电喷雾方式负载在基底膜表面来构建纳米级粗糙度制备复合膜，最后将膜浸泡到辛基三甲氧基硅烷疏水改性液后烘干得到具有较高孔隙率和比表面积的新型环保、高效油水分离复合膜。Weibin Bai(Sep.Purif.Technol.253(2020)117545)将腰果酚基苯并恶嗪装饰各种基材(例如棉织物，棉和非织造织物)，制备出有优异的耐高温性，紫外线辐射性，良好的pH稳定性，机械磨损稳定性和耐久性的超疏水织物，在恶劣的环境下，改性织物也可以成功地以高分离效率分离出各种不混溶的油水混合物。
口罩的熔喷布层是高分子材料采用特定工艺制备得到的具有致密网格结构的分离材料，可用于对空气中病毒、细菌进行过滤截留，但不具备油水分离性能。本发明通过对废弃口罩的熔喷布层进行改性处理，得到具有油水分离性能的功能膜材料，具有很好的社会和经济效益。
发明内容：
目前，废弃口罩大多被当作固体废弃物处理，资源利用价值较低，环境效益不明显。本发明利用废弃口罩制备油水分离膜，实现了废弃口罩的增值回收利用。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现的：
废弃口罩回收利用制备油水分离膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将废弃口罩的鼻夹、耳挂部分拆除，将废弃口罩外侧防水层与内侧吸湿层剥离，得到中间熔喷布层对熔喷布层进行消毒杀菌清洗处理后烘干备用；
(2)配置一定浓度的TiO2溶液；
(3)将熔喷布层浸入步骤(2)中的溶液中超声制备TiO2改性熔喷布；
(4)将步骤(3)中的TiO2改性熔喷布在静置后取出转移至烘箱中，烘干备用；
(5)将1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷分散至无水乙醇中制备含 1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷的乙醇溶液；
(6)将烘干的TiO2改性熔喷布浸入步骤(5)中的溶液中超声制备完全改性熔喷布；
(7)将步骤(6)中的完全改性熔喷布在静置后取出转移至烘箱中，烘干。
优选的，步骤(1)的熔喷布可以浸入无水乙醇溶液中超声清洗；
优选的，步骤(2)中的TiO2溶液是含有TiO2纳米颗粒、去离子水、有机添加剂的复合溶液。其中TiO2的质量体积比为0.125g/L-0.5g/L；
优选的，步骤(3)中的超声时间为30-40min；
优选的，步骤(4)中的静置时间为5-15min，烘箱干燥温度为60℃-80℃，干燥时间为30min-240min。
优选的，步骤(5)中的1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷与无水乙醇的体积比为0.75mL/L-1.25mL/L；
优选的，步骤(6)中的超声时间为30-40min；
优选的，步骤(7)中的静置时间为5-15min，烘箱干燥温度为60℃-80℃，干燥时间为30min-240min。
与现有口罩处置技术相比，本发明具有以下特点：
(1)本发明通过对口罩熔喷布层进行改性制备得到油水分离膜，实现废弃口罩的高效、增值回收利用，减少了废弃口罩填埋或焚烧处理带来的环境风险。
(2)本发明提供的废弃口罩熔喷布层制备油水分离膜的方法简单易行，选用的添加剂也方便易得。所用设备均为本领域常用设备，工艺周期短，对工艺环境的要求较低，成本廉价，可广泛应用。
附图说明：
图1为本发明使用的废弃口罩熔喷布的扫描电镜图。
图2为本发明实施例1中制备得到的完全改性熔喷布膜的扫描电镜图。
图3为本发明实施例1中得到的完全改性熔喷布膜的油水分离示意图，棕色为油相，蓝色为水相。其中a为油水混合液刚倒入过滤装置中的照片，b为10秒钟后油水混合液中的油相部分通过改性膜的照片，c为20秒后油水混合液中油相完全通过改性膜的照片，d为油水混合液中油相完全通过改性膜厚后，静置10 分钟的照片。
具体实施方式：
下述实施例是对本发明内容的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但是本发明的实质内容并不仅限于下述具体实施例所述，任何对制备过程的简单变化均属于本发明所要求的保护范围。
实施例1：
(1)将废弃口罩的鼻夹、耳挂部分拆除，将废弃口罩外侧防水层与内侧吸湿层剥离，得到中间熔喷布层对熔喷布层进行消毒杀菌清洗处理后烘干备用；
(2)配置TiO2与去离子水和十二烷基苯磺酸钠的溶液，TiO2的质量体积比为0.25g/L，十二烷基苯磺酸钠质量体积比为0.05g/L；
(3)将熔喷布层浸入TiO2溶液中超声30min制备TiO2改性熔喷布；
(4)将TiO2改性熔喷布在静置10min后取出转移至烘箱中，80℃烘干30 min备用；
(5)将1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷分散至无水乙醇中制备含 1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷的乙醇溶液，1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷与无水乙醇的体积比为1mL/L；
(6)将烘干的TiO2改性熔喷布浸入含1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷的乙醇溶液中超声30min制备完全改性熔喷布；
(7)将完全改性熔喷布在静置10min后取出转移至烘箱中，80℃烘干240 min。
本实施例的完全改性熔喷布的性能按照以下步骤进行：
用四氯化碳和自来水的混合液模拟油水两相，采用死端过滤实验，评价改性膜的油水分离性能。通过称量过滤前后四氯化碳的质量计算油水分离效率和油通量。
实施例2：
(1)将废弃口罩的鼻夹、耳挂部分拆除，将废弃口罩外侧防水层与内侧吸湿层剥离，得到中间熔喷布层对熔喷布层进行消毒杀菌清洗处理后烘干备用；
(2)配置TiO2与去离子水的溶液，TiO2的质量体积比为0.125g/L；
(3)将熔喷布层浸入TiO2溶液中超声30min制备TiO2改性熔喷布；
(4)将TiO2改性熔喷布在静置10min后取出转移至烘箱中，80℃烘干30 min备用；
(5)将1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷分散至无水乙醇中制备含 1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷的乙醇溶液，1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷与无水乙醇的体积比为0.75mL/L；
(6)将烘干的TiO2改性熔喷布浸入含1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷的乙醇溶液中超声30min制备完全改性熔喷布；
(7)将完全改性熔喷布在静置10min后取出转移至烘箱中，80℃烘干240 min。
本实施例的完全改性熔喷布的性能按照以下步骤进行：
用四氯化碳和自来水的混合液模拟油水两相，采用死端过滤实验，评价改性膜的油水分离性能。通过称量过滤前后四氯化碳的质量计算油水分离效率和油通量。
实施例3：
(1)将废弃口罩的鼻夹、耳挂部分拆除，将废弃口罩外侧防水层与内侧吸湿层剥离，得到中间熔喷布层对熔喷布层进行消毒杀菌清洗处理后烘干备用；
(2)配置TiO2和水与乙醇的混合溶液，其中TiO2的质量体积比为0.5g/L，乙醇与水的体积比为1∶10；
(3)将熔喷布层浸入TiO2溶液中超声30min制备TiO2改性熔喷布；
(4)将TiO2改性熔喷布在静置10min后取出转移至烘箱中，80℃烘干240 min备用；
(5)将1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷分散至无水乙醇中制备含 1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷的乙醇溶液，1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷与无水乙醇的体积比为1.25mL/L；
(6)将烘干的TiO2改性熔喷布浸入含1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷的乙醇溶液中超声30min制备完全改性熔喷布；
(7)将完全改性熔喷布在静置10min后取出转移至烘箱中，80℃烘干30 min。
本实施例的完全改性熔喷布的性能按照以下步骤进行：
用四氯化碳和自来水的混合液模拟油水两相，采用死端过滤实验，评价改性膜的油水分离性能。通过称量过滤前后四氯化碳的质量计算油水分离效率和油通量。
具体检测结果如表1
表1各实施例中改性膜的性能
Claims (7)
1.一种废弃口罩熔喷布层用于油水分离膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将废弃口罩的鼻夹、耳挂部分拆除，将废弃口罩外侧防水层与内侧吸湿层剥离，得到中间熔喷布层对熔喷布层进行消毒杀菌清洗处理后烘干备用；
(2)配置一定浓度的TiO2溶液；
(3)将熔喷布层浸入步骤(2)中的溶液中超声制备TiO2改性熔喷布；
(4)将步骤(3)中的TiO2改性熔喷布在静置后取出转移至烘箱中，烘干备用；
(5)将1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷分散至无水乙醇中制备含有1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷的乙醇溶液；
(6)将烘干的TiO2改性熔喷布浸入步骤(5)中的溶液中超声制备完全改性熔喷布；
(7)将步骤(6)中的完全改性熔喷布在静置后取出转移至烘箱中，烘干。
2.根据权利要求1所述的废弃口罩熔喷布层用于油水分离膜的制备方法，其特征在于，含有TiO2的溶液是含有TiO2纳米颗粒、去离子水、有机添加剂的复合溶液。其中TiO2的质量体积比为0.125g/L-0.5g/L。
3.根据权利要求1所述的废弃口罩熔喷布层用于油水分离膜的制备方法，其特征在于，熔喷布层在含有TiO2的溶液中超声时间为30-40min。
4.根据权利要求1所述的废弃口罩熔喷布层用于油水分离膜的制备方法，其特征在于，熔喷布层在含有TiO2的溶液中超声后，静置时间为5-15min，烘箱干燥温度为60℃-80℃，干燥时间为30min-240min。
5.根据权利要求1所述的废弃口罩熔喷布层用于油水分离膜的制备方法，其特征在于，制备含1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷的乙醇溶液中的1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷与无水乙醇的体积比为0.75mL/L-1.25mL/L。
6.根据权利要求1所述的废弃口罩熔喷布层用于油水分离膜的制备方法，其特征在于，烘干的TiO2改性熔喷布在含有1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷的乙醇溶液中的超声时间为30-40min。
7.根据权利要求1所述的废弃口罩熔喷布层用于油水分离膜的制备方法，其特征在于，烘干的TiO2改性熔喷布在含有1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷的乙醇溶液中超声后，静置时间为5-15min，烘箱干燥温度为60℃-80℃，干燥时间为30min-240min。
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