CN114307696B - 一种疏油型杂化二氧化硅油水分离膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种疏油型杂化二氧化硅油水分离膜及其制备方法，该油水分离膜的制备方法为：将硅酸乙酯、氨水反应制备得到的纳米二氧化硅，经硅烷偶联剂化学改性，再将其与含氮杂环两性离子化合物进行自由基聚合形成杂化亲水性二氧化硅，最后经原位沉积得到具有纳微级超粗糙结构超疏油型油水分离膜。该油水分离膜具有分离效果、重复利用率及稳定性高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种疏油型杂化二氧化硅油水分离膜及其制备方法，具体为一种可有效分离油和水的二氧化硅油水分离膜。
背景技术
随着国内制造业的蓬勃发展，尽管给人们生活带来了翻天覆地的变化，但是同样也带来了不少污染，如日用化工、纺织、冶金等行业的发展产生了大量的含油废水，对水体环境造成了极大的破坏，同时也时刻威胁着人体健康。此外，海上采油井也会时常发生原油泄露的事故，给海洋生物带来了极大的伤害。为了实现将水与油分离，解决环境污染问题，传统方法是基于油与水存在密度差的原理，经重心分离、离心分离、过滤吸附等步骤将油从水中除去。然而，这类方法存在分离效率低、易造成二次污染、能耗及人力消耗大等缺陷。目前，国内外常用化学处理法进行水体处理，不过这种方法同样存在问题，如产生的废气会对大气以及海洋造成污染。
近年来，具有不同浸润性的膜材料逐渐投入到市场中使用，根据表面浸润性的不同，这类膜材料可以被分为亲水疏油膜和亲油疏水膜。其中，亲水疏油膜由于具有表面隔水和重复利用率高的优点，尤其适用于水体油污染整治。不过当前常见的亲水疏油膜具有制备过程复杂，耗时较长，成本高，选择分离效果不高，重复利用率较低，稳定性差的缺点。因此，发明一种分离效果优异、重复利用率及稳定性高的超疏油型油水分离膜十分重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种疏油型杂化二氧化硅油水分离膜及其制备方法。
为实现上述目的，提供以下技术方案：
一种疏油型杂化二氧化硅油水分离膜的制备方法，包括以下步骤：
1)以硅酸乙酯作为硅源、浓氨水作为催化剂、有机醇作为溶剂，制备得到粒径分布均匀的纳米二氧化硅；
2)将步骤1)中所得纳米二氧化硅与硅烷偶联剂反应，其中，纳米二氧化硅与硅烷偶联剂质量比为0.1～1:1之间，经离心沉淀过滤后得到改性纳米二氧化硅；
3)将步骤2)中得到的改性纳米二氧化硅粒子与含氮杂环两性离子化合物在水溶液中进行混合，其中改性纳米二氧化硅与含氮杂环两性离子化合物的质量比为0.8～1.4:1；
4)在步骤3)中的水溶液中加入引发剂，混合均匀后，进行自由基聚合反应，后经离心沉淀过滤得到杂化亲水性纳米二氧化硅颗粒，将其分散于水溶液；
5)通过真空抽滤的方法，将得到的杂化亲水性二氧化硅的水溶液沉积在基体材料上，持续抽滤形成稳定的疏油型杂化二氧化硅油水分离膜。
上述技术方案中，进一步的，步骤1)中硅酸乙酯与有机醇的体积比为0.5～1.8：1，硅酸乙酯与浓氨水的体积比为1～1.6:1之间，在30～80℃条件下持续反应4～12h。
更进一步的，所述的有机醇选自无水乙醇、无水异丙醇、无水正丁醇。但不限于此。
进一步的，步骤2)中所述的硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)、乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(A-172)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、γ-巯丙基三乙氧基硅烷(KH580)。但不限于此。
进一步的，步骤3)中所述的含氮杂环两性离子化合物选自4-乙烯基-1-(3-磺丁基)吡啶、2-乙烯基-1-(3-磺己基)吡啶、2-甲基-4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶、2,4-二乙烯基-1-(3-磺丁基)吡啶。但不限于此。上述两性离子化合物均可以通过烯基吡啶与磺酸内酯在50～120℃下进行开环反应得到。
进一步的，步骤4)中所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化二叔丁基、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢、安息香、安息香乙醚、安息香丁醚、安息香双甲醚。但不限于此。
进一步的，步骤4)中所述的自由基聚合反应是在365nm波长UV灯下进行，反应20～60min。或者，步骤4)中所述的自由基聚合反应是在50～100℃热空气加热条件下进行，反应时间为6～24h。
进一步的，步骤5)中所述的基体材料为水性纤维素滤膜、聚偏二氟乙烯膜滤膜、聚砜滤膜、聚丙烯腈滤膜、聚醚砜滤膜、聚氯乙烯滤膜。但不限于此。步骤5)中杂化亲水性二氧化硅的水溶液浓度优选为0.01～0.03g/ml。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明中纳米二氧化硅改性方法简单，反应条件温和，原位沉积制备油水分离膜的方法简单、易操作，可有效降低成本和环境污染；
2)本发明制备的杂化亲水性二氧化硅表面含有大量亲水性基团，极大提高了该油水分离膜的亲水性；
3)本发明制备的杂化亲水性二氧化硅由亲水改性纳米二氧化硅与含氮杂环两性离子化合物制成，首先，两性离子本身便具有一定的防污效果结合纳米尺度的二氧化硅颗粒自组织形成的膜结构具有纳微级不同尺度，使其拥有着显著的粗糙表面结构，这赋予了它极高的表面能。同时，所制得的杂化亲水性二氧化硅油水分离膜具有极佳的疏油性能，故废油、蛋白质等物质难以长时间存在膜表面，这便有效提高了油水分离膜的重复利用率以及稳定性。
附图说明
图1所示为实施例1中所制备的改性亲水性纳米二氧化硅颗粒的SEM照片。
图2所示为实施例1中所制备的疏油型杂化二氧化硅油水分离膜油接触角照片(A为环己烷，B为白油)。
具体实施方式
本发明的疏油型杂化二氧化硅油水分离膜的制备是将硅酸乙酯、氨水反应先制备得到纳米二氧化硅，经硅烷偶联剂化学改性，再将其与含氮杂环两性离子化合物进行自由基聚合形成杂化亲水性二氧化硅，最后经原位沉积得到具有纳微级超粗糙结构的超疏油型油水分离膜。本发明的原理是通过将纳米二氧化硅与含氮杂化两性离子原位沉积，由于氮杂环之间具有较强的氢键，其与表面同样含有大量亲水基团的纳米二氧化硅颗粒结合后可以形成一层稳定的亲水疏油膜，所制备形成的油水分离膜不仅具有高效的选择分离效果，同时具有能够防油污、蛋白质等杂质黏附的功能，故可提高膜的重复利用率以及稳定性。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1：
将正硅酸乙酯(15ml，99％)与无水乙醇(17ml)混合均匀后，逐滴滴加到乙醇与氨水的混合溶剂中。在65℃条件下持续滴加6h，并保持300r/min的稳定搅拌速度。反应结束后，通过离心干燥收集到纳米二氧化硅颗粒。
将纳米二氧化硅(1g)溶解在50ml乙醇中，升温至60℃后，逐滴加入KH-570硅烷偶联剂3ml，反应12h后通过离心沉淀，获得改性颗粒；接下来，将改性后的纳米二氧化硅溶解在水中，加入2g的4-乙烯基-1-(3-磺丁基)吡啶，0.05g过硫酸钾，60℃反应12h后，最终得到亲水性纳米二氧化硅颗粒；最后，通过真空抽滤的方法，将0.01g/ml的杂化二氧化硅颗粒沉积在水性纤维素滤膜上，持续抽滤30min后形成具有高效油水分离性能的滤膜。
实施例2：
将正硅酸乙酯(15ml，99％)与无水异丙醇(25ml)混合均匀后，逐滴滴加到乙醇与氨水的混合溶剂中。在50℃条件下持续滴加10h，并保持300r/min的稳定搅拌速度。反应结束后，通过离心干燥收集到纳米二氧化硅颗粒。
将纳米二氧化硅(1.5g)溶解在60ml无水异丙醇中，升温至60℃后，逐滴加入KH-580硅烷偶联剂3ml，反应8h后通过离心沉淀，获得改性颗粒；接下来，将改性后的纳米二氧化硅溶解在水中，加入2g的2-乙烯基-1-(3-磺己基)吡啶，0.1g过硫酸铵，50℃反应18h后，最终得到亲水性纳米二氧化硅颗粒；最后，通过真空抽滤的方法，将0.03g/ml的杂化二氧化硅颗粒沉积在聚偏二氟乙烯膜滤膜上，持续抽滤60min后形成具有高效油水分离性能的滤膜。
实施例3：
将正硅酸乙酯(15ml，99％)与无水乙醇(10ml)混合均匀后，逐滴滴加到乙醇与氨水的混合溶剂中。在80℃条件下持续滴加8h，并保持300r/min的稳定搅拌速度。反应结束后，通过离心干燥收集到纳米二氧化硅颗粒。
将纳米二氧化硅(1.5g)溶解在60ml无水乙醇中，升温至70℃后，逐滴加入A-151硅烷偶联剂6ml，反应10h后通过离心沉淀，获得改性颗粒；接下来，将改性后的纳米二氧化硅溶解在水中，加入2g的2-甲基-4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶，0.1g安息香，并置于365nm波长UV灯下进行自由基聚合反应60min，经离心沉淀过滤后最终得到亲水性纳米二氧化硅颗粒；最后，通过真空抽滤的方法，将0.02g/ml的杂化二氧化硅颗粒沉积在聚氯乙烯滤膜上，持续抽滤45min后形成具有高效油水分离性能的滤膜。
实施例4：
将正硅酸乙酯(15ml，99％)与无水乙醇(10ml)混合均匀后，逐滴滴加到乙醇与氨水的混合溶剂中。在80℃条件下持续滴加8h，并保持300r/min的稳定搅拌速度。反应结束后，通过离心干燥收集到纳米二氧化硅颗粒。
将纳米二氧化硅(1g)溶解在25ml无水乙醇中，升温至60℃后，逐滴加入A-171硅烷偶联剂4ml，反应12h后通过离心沉淀，获得改性颗粒；接下来，将改性后的纳米二氧化硅溶解在水中，加入2g的4-乙烯基-1-(3-磺丁基)吡啶，0.1g安息香二甲醚，并置于365nm波长UV灯下进行自由基聚合反应30min，经离心沉淀过滤后最终得到亲水性纳米二氧化硅颗粒；最后，通过真空抽滤的方法，将0.015g/ml的杂化二氧化硅颗粒沉积在聚砜滤膜上，持续抽滤45min后形成具有高效油水分离性能的滤膜。
实施例5：
将正硅酸乙酯(15ml，99％)与无水乙醇(10ml)混合均匀后，逐滴滴加到乙醇与氨水的混合溶剂中。在60℃条件下持续滴加8h，并保持300r/min的稳定搅拌速度。反应结束后，通过离心干燥收集到纳米二氧化硅颗粒。
将纳米二氧化硅(1g)溶解在25ml无水乙醇中，升温至60℃后，逐滴加入A-172硅烷偶联剂5ml，反应12h后通过离心沉淀，获得改性颗粒；接下来，将改性后的纳米二氧化硅溶解在水中，加入2g的2,4-二乙烯基-1-(3-磺丁基)吡啶，0.05g安息香丁醚，并置于365nm波长UV灯下进行自由基聚合反应45min，经离心沉淀过滤后最终得到亲水性纳米二氧化硅颗粒；最后，通过真空抽滤的方法，将0.02g/ml的杂化二氧化硅颗粒沉积在聚醚砜滤膜上，持续抽滤60min后形成具有高效油水分离性能的滤膜。
Claims (9)
1.一种疏油型杂化二氧化硅油水分离膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）以硅酸乙酯作为硅源、浓氨水作为催化剂、有机醇作为溶剂，制备得到粒径分布均匀的纳米二氧化硅；
2）将步骤1）中所得纳米二氧化硅与硅烷偶联剂反应，其中，纳米二氧化硅与硅烷偶联剂质量比为0.1~1:1之间，经离心沉淀过滤后得到改性纳米二氧化硅；
3）将步骤2）中得到的改性纳米二氧化硅粒子与含氮杂环两性离子化合物在水溶液中进行混合，其中改性纳米二氧化硅与含氮杂环两性离子化合物的质量比为0.8~1.4:1；
4）在步骤3）中的水溶液中加入引发剂，混合均匀后，进行自由基聚合反应，后经离心沉淀过滤得到杂化亲水性纳米二氧化硅颗粒；将其分散于水溶液；
5）通过真空抽滤的方法，将得到的杂化亲水性二氧化硅的水溶液沉积在基体材料上，持续抽滤形成稳定的疏油型杂化二氧化硅油水分离膜；
步骤1）中硅酸乙酯与有机醇的体积比为0.5~1.8：1，硅酸乙酯与浓氨水的体积比为1~1.6:1之间，在30~80℃条件下持续反应4~12h。
2.根据权利要求1所述的疏油型杂化二氧化硅油水分离膜的制备方法，其特征在于，所述的有机醇选自无水乙醇、无水异丙醇、无水正丁醇。
3.根据权利要求1所述的疏油型杂化二氧化硅油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述的硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷（A-151）、乙烯基三甲氧基硅烷（A-171）、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷（A-172）、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）、γ-巯丙基三乙氧基硅烷（KH580）。
4.根据权利要求1所述的疏油型杂化二氧化硅油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述的含氮杂环两性离子化合物选自4-乙烯基-1-(3-磺丁基)吡啶、2-乙烯基-1-(3-磺己基)吡啶、2-甲基-4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶、2,4-二乙烯基-1-(3-磺丁基)吡啶。
5.根据权利要求1所述的疏油型杂化二氧化硅油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤4）中所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化二叔丁基、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢、安息香、安息香乙醚、安息香丁醚、安息香双甲醚。
6.根据权利要求1所述的疏油型杂化二氧化硅油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤4）中所述的自由基聚合反应是在365nm波长UV灯下进行，反应20~60min。
7.根据权利要求1所述的疏油型杂化二氧化硅油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤4）中所述的自由基聚合反应是在50~100℃热空气加热条件下进行，反应时间为6~24h。
8.根据权利要求1所述的疏油型杂化二氧化硅油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤5）中所述的基体材料为水性纤维素滤膜、聚偏二氟乙烯膜滤膜、聚砜滤膜、聚丙烯腈滤膜、聚醚砜滤膜、聚氯乙烯滤膜。
9.根据权利要求1所述的疏油型杂化二氧化硅油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤5）中杂化亲水性二氧化硅的水溶液浓度为0.01~0.03g/ml。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002170541A (ja) * | 2000-05-15 | 2002-06-14 | Denso Corp | 非水電解質二次電池用多孔質膜の製造方法、非水電解質二次電池用電極の製造方法、非水電解質二次電池用多孔質膜および非水電解質二次電池用電極並びに非水電解液二次電池 |
| US20030108664A1 (en) * | 2001-10-05 | 2003-06-12 | Kodas Toivo T. | Methods and compositions for the formation of recessed electrical features on a substrate |
| CN101880478A (zh) * | 2010-06-17 | 2010-11-10 | 华南理工大学 | 一种粒径可控的疏水性纳米二氧化硅的制备方法 |
| CN105131603A (zh) * | 2015-09-21 | 2015-12-09 | 安徽徽宁电器仪表集团有限公司 | 一种回弹性好的抗磨电缆料及其制备方法 |
| CN105195026A (zh) * | 2015-07-17 | 2015-12-30 | 南京佳乐净膜科技有限公司 | 有机/无机杂化亲水改性中空纤维聚合物膜及其制备方法 |
| WO2016028972A1 (en) * | 2014-08-20 | 2016-02-25 | Evoqua Water Technologies Llc | Water treatment system and method |
| CN108380062A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-08-10 | 华南理工大学 | 具备抗菌功能的大通量亲水憎油油水分离膜及其制备与应用 |
| CN109364772A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-02-22 | 武汉工程大学 | 一种用于油水分离的psma/纳米二氧化硅/氟碳表面活性剂复合材料及其制备方法 |
| CN110270236A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-24 | 惠州学院 | 一种防油抗溶胀油水分离膜的制备方法及其应用 |
-
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002170541A (ja) * | 2000-05-15 | 2002-06-14 | Denso Corp | 非水電解質二次電池用多孔質膜の製造方法、非水電解質二次電池用電極の製造方法、非水電解質二次電池用多孔質膜および非水電解質二次電池用電極並びに非水電解液二次電池 |
| US20030108664A1 (en) * | 2001-10-05 | 2003-06-12 | Kodas Toivo T. | Methods and compositions for the formation of recessed electrical features on a substrate |
| CN101880478A (zh) * | 2010-06-17 | 2010-11-10 | 华南理工大学 | 一种粒径可控的疏水性纳米二氧化硅的制备方法 |
| WO2016028972A1 (en) * | 2014-08-20 | 2016-02-25 | Evoqua Water Technologies Llc | Water treatment system and method |
| CN105195026A (zh) * | 2015-07-17 | 2015-12-30 | 南京佳乐净膜科技有限公司 | 有机/无机杂化亲水改性中空纤维聚合物膜及其制备方法 |
| CN105131603A (zh) * | 2015-09-21 | 2015-12-09 | 安徽徽宁电器仪表集团有限公司 | 一种回弹性好的抗磨电缆料及其制备方法 |
| CN108380062A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-08-10 | 华南理工大学 | 具备抗菌功能的大通量亲水憎油油水分离膜及其制备与应用 |
| CN109364772A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-02-22 | 武汉工程大学 | 一种用于油水分离的psma/纳米二氧化硅/氟碳表面活性剂复合材料及其制备方法 |
| CN110270236A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-24 | 惠州学院 | 一种防油抗溶胀油水分离膜的制备方法及其应用 |
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