CN115445246A - 一种高性能表面改性油水分离膜及其制备方法与应用 - Google Patents
一种高性能表面改性油水分离膜及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115445246A CN115445246A CN202211020176.4A CN202211020176A CN115445246A CN 115445246 A CN115445246 A CN 115445246A CN 202211020176 A CN202211020176 A CN 202211020176A CN 115445246 A CN115445246 A CN 115445246A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water separation
- oil
- separation membrane
- performance surface
- modified oil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 90
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 90
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- TUSDEZXZIZRFGC-UHFFFAOYSA-N 1-O-galloyl-3,6-(R)-HHDP-beta-D-glucose Natural products OC1C(O2)COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC1C(O)C2OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 TUSDEZXZIZRFGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 239000001263 FEMA 3042 Substances 0.000 claims abstract description 25
- LRBQNJMCXXYXIU-PPKXGCFTSA-N Penta-digallate-beta-D-glucose Natural products OC1=C(O)C(O)=CC(C(=O)OC=2C(=C(O)C=C(C=2)C(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)O2)OC(=O)C=2C=C(OC(=O)C=3C=C(O)C(O)=C(O)C=3)C(O)=C(O)C=2)O)=C1 LRBQNJMCXXYXIU-PPKXGCFTSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229940033123 tannic acid Drugs 0.000 claims abstract description 25
- LRBQNJMCXXYXIU-NRMVVENXSA-N tannic acid Chemical compound OC1=C(O)C(O)=CC(C(=O)OC=2C(=C(O)C=C(C=2)C(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)O2)OC(=O)C=2C=C(OC(=O)C=3C=C(O)C(O)=C(O)C=3)C(O)=C(O)C=2)O)=C1 LRBQNJMCXXYXIU-NRMVVENXSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 235000015523 tannic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 25
- 229920002258 tannic acid Polymers 0.000 claims abstract description 25
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 19
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 claims abstract 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 21
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- -1 iron ions Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 7
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 claims description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001864 tannin Polymers 0.000 claims description 2
- 239000001648 tannin Substances 0.000 claims description 2
- 235000018553 tannin Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 6
- 210000004379 membrane Anatomy 0.000 description 65
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 17
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 17
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 15
- 229940032296 ferric chloride Drugs 0.000 description 14
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 11
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 11
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 8
- 235000019476 oil-water mixture Nutrition 0.000 description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 229940044631 ferric chloride hexahydrate Drugs 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- NQXWGWZJXJUMQB-UHFFFAOYSA-K iron trichloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cl-].Cl[Fe+]Cl NQXWGWZJXJUMQB-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 3
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 3
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 2
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N catechol Chemical group OC1=CC=CC=C1O YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 description 2
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 2
- 239000003305 oil spill Substances 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 230000001568 sexual effect Effects 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N N-[2-oxo-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000005576 amination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 description 1
- 239000013064 chemical raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 210000002747 omentum Anatomy 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
- B01D17/08—Thickening liquid suspensions by filtration
- B01D17/085—Thickening liquid suspensions by filtration with membranes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高性能表面改性油水分离膜，制备方法包括以下具体步骤：(1)制备单宁酸水溶液和氯化铁醇溶液，备用；(2)将预处理的基底材料放入所述单宁酸水溶液和所述氯化铁醇溶液的混合液中，依次经过静置、晾干后即得一种高性能表面改性油水分离膜，该方法条件温和、成本低、简单可靠，所制出的油水分离膜有良好的油水分离性能、良好的抗污染性和一定的长时有效性。
Description
技术领域
本发明属于油水分离技术领域，具体涉及一种高性能表面改性油水分离膜的制备方法及应用。
背景技术
石油是当今世界的重要能源和化工原料，涉及面极广，作用极其重要，但是石油开采、储运、化工生产的过程中都会不可避免地产生油水混合物。以石油开采为例，目前广泛使用的注水法开采石油，以高压水驱动石油的流动，伴随开采时间的增加，油井的出水率会逐渐增加，达到50％以上的水平，油品的分离、回注后剩余混合液的无害化处理都是巨大的问题。另一方面，石油泄露事故时有发生，尽管会使用化油剂等进行了回收和处理，但仍对生态环境造成了严重的影响，面对大规模的石油泄露事故，仍没有可靠高效的方法。
目前的油水分离方法有重力分层、离心、超声分离、吸附、生物分解等，但普遍存在分离效率低、能耗高、装置复杂、成本高等缺点；膜分离法简单可靠，低成本高效率且不易对环境产生二次污染，是理想的油水分离方法。
近年来，面向油水分离的新型功能材料研究进展迅速，通过合成或对金属网、棉布、泡沫金属等进行表面润湿性改性达到油水分离的目的，主要有亲油疏水、亲水疏油、智能响应等不同的技术路线，其中亲油疏水型表面改性的方法出现最早，最为成熟；亲水疏油型出现较晚，研究较不充分。水下亲水疏油型分离膜是通过在材料孔隙表面形成亲水膜达到分离的目的，这种方法是实现抗油污的一种有效手段，但是目前油水分离膜都存在制备方法较为复杂、抗污性较弱、可靠性和长时有效性较差等缺点，难以实现工业化生产和大规模应用。
水凝胶涂料是一种富含-COOH、-OH、-NH2等可形成大量氢键基团的强水合性聚合物材料，利用结构中氢键的强亲水疏油特性实现特殊润湿性表面的构建进而达到油水分离的目的，但水凝胶材料自身存在成膜性较差和机械强度较低的问题，常被用作多孔材料的修饰涂层使用，与基底多孔材料一起构成油水分离膜，例如2013年F.Caruso课题组发现富含儿茶酚基团的单宁酸可与过渡金属离子一步组装成金属-多酚杂化网络(Science,2013,341,154-157)，结果发现，该金属-多酚杂化网络因儿茶酚基团与过渡金属离子间强配位作用而具有较强的结构稳定性，且组装过程简单、快速、可控性强，已经有研究人员将此方法用于油水分离膜的制备，但是由于铁离子的自发集聚性等因素制约，单宁酸-铁离子网络的表面改性方法一直难以实现，成功实现的膜也存在工艺复杂、长时有效性低等缺点；
现有技术中例如一种抗污染高分子-无机杂化膜的制备方法(CN201710655837.3)中，发明人通过单宁-过渡金属离子的原位组装制出了高分子杂化膜，最小水接触角39.6°，0.05MPa压强下纯水通量128～220L/m2·h，处理1000ml正十六烷(接近柴油粘稠度)乳液后清水冲洗，通量恢复率57％～99％，但制备周期很长，药品多样且成本较高，操作繁琐，制备过程中产生了很多有害废弃物；一种基于单宁酸修饰的水下超疏油的油水分离网膜的制备方法(CN201910109567.5)中，发明人通过将分离膜基材在单宁酸和氯化铁溶液中的反复浸泡和表面叔胺化改性成功制备出了一种水下超疏油油水分离膜，分离性能不详，电镜图片展示了其表面的粗糙结构，该分离膜制备周期较长，操作较为复杂；一种双功能金属-有机框架材料改性复合膜及其制备方法和应用(CN202110046032.5)中，发明人通过在基膜表面涂覆金属有机框架胶粘剂成功制备出了一种油水分离和有机污染物吸附的双功能膜，水接触角为0°，0.1MPa下石油醚乳液通量达到150L/m2·h，抗污性和长时有效性不详，该方法制备周期较长，所用药品较少，操作比较复杂。
为此，能够提供一种制备方法简单、高性能的油水分离膜及其制备方法与应用是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高性能表面改性油水分离膜及其制备方法与应用，该方法条件温和、成本低、简单可靠，所制出的油水分离膜有良好的油水分离性能、良好的抗污染性和一定的长时有效性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高性能表面改性油水分离膜的制备方法，包括以下具体步骤：
(1)制备单宁酸水溶液和氯化铁醇溶液，备用；
(2)将预处理的基底材料放入所述单宁酸水溶液和所述氯化铁醇溶液的混合液中，依次经过静置、晾干后即得一种高性能表面改性油水分离膜。
优选的，步骤(1)中所述单宁酸水溶液浓度为0.01-0.1mol/L。
优选的，步骤(1)中所述氯化铁醇溶液的浓度为0.005-0.1mol/L。
单宁酸溶液和氯化铁醇溶液浓度高于上述值上限时溶解不充分，所制膜涂覆不均，易造成分离失败，所制溶液也会出现沉淀，无法长时间保存；浓度低于上述值下限时易出现膜失效，所需涂覆时间也会大大增加；
并且单宁酸溶液在浓度较大时必须加热才能溶解，溶解过程中会有较大的体积变化，单宁酸溶液的较长时间(两周)保存对膜性能无显著影响；氯化铁溶液浓度为0.01-0.1mol/L，所制溶液可长时间保存；
优选的，步骤(2)中所述基底材料的目数为200-400。
基底材料的目数需按照所分离油水混合物的组分合理选择，分离态油水混合物选用目数较小，乳化态油水混合物选用目数较高的分离膜；其中金属网的目数为200-400；目数高于此范围易导致网孔堵塞，通量迅速下降；目数低于此范围会使分离效率降低；
优选的，步骤(2)中所述基底材料的为不锈钢金属网、滤纸和尼龙网中的任意一种。
优选的，所述基底材料的为不锈钢金属网。
优选的，步骤(2)中所述预处理的步骤为超声清洗。
超声清洗至洁净后再清洗数分钟即可，洁净金属网的清洗时间对于膜的性能无影响；使用不锈钢网时超声清洗后可将其置于浓度为0.1mol/L左右的氯化铁水溶液中搅拌数分钟，这样可以小幅提高分离膜的性能。
优选的，步骤(2)中所述混合液中单宁和铁离子的摩尔比为1-20。
优选的，步骤(2)中所述混合液的混合时间为30-60s。
单宁酸溶液和氯化铁醇溶液应迅速混匀，混合时间较短涂覆的膜的均一性会变差，较长时间涂覆的膜的性能会下降；在1min左右搅拌时间对于膜的分离性能无影响。
优选的，步骤(2)中所述静置时间为40-100min。
如上述所述制备方法制备的油水分离膜。
本发明所制分离膜对分离态、O/W乳化态油水混合物均可实现有效分离；
本发明所制的油水分离膜为超亲水水下疏油分离膜，用于油水分离前必须用清水润湿，否则并不具有抗污性。
如上述所述制备方法制备的油水分离膜在油水分离中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明以简单浸渍的方式实现了单宁酸-铁离子网络的表面超亲水改性并成功制备出了高性能油水分离膜，1微升水珠可在0.5s内完全铺展；
(2)本发明采用300目金属网改性后仅依靠重力纯水通量就超过2.86×105L/m2·h，水下油接触角达到147°，机械润滑油污染30s后经过简单水洗通量恢复率可达98％；
(3)本发明制备的油水分离膜所需原材料常见廉价，单宁酸来源于植物，制备过程中无有害物质产生；并且制备条件温和，只需简单的浸渍操作即可，易于推广；
(4)本发明可对多种基底进行表面润湿性能改性实现油水分离，对膜基底的要求低、适应范围广，可根据所需分离的油水混合物特性合理选择基底材料进行改性；
(5)本发明油水分离膜的长时有效性和机械强度较好，涂覆到金属网上后经过多次胶粘破坏后水接触角仍为0°，涂覆在玻璃上的涂层难以通过在使用清洁剂和较短时间的酸蚀刷去。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1-2和对比例1-3油水分离膜的水接触角柱状图；
图2是本发明实施例3-25油水分离膜涂覆时间与铺展时间曲线图；
图3是本发明实施例3-25油水分离膜涂覆时间与铺展时间标准差曲线图；
图4是本发明实施例13油水分离膜油水分离实验结果图；
图5是本发明实施例14油水分离膜油水分离实验结果图；
图6是本发明实施例15油水分离膜油水分离实验结果图；
图7是本发明实施例16油水分离膜油水分离实验结果图；
图8是本发明实施例13-16和空白对照油水分离膜的电镜图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高性能表面改性油水分离膜的制备方法，包括以下具体步骤：
(1)单宁酸溶于水中，铁离子源选用无水氯化铁溶乙二醇中，浓度均为0.1mol/L，溶液体积均为20ml；
(2)基底选用金属网300目，超声清洗30s，单宁酸水溶液和氯化铁醇溶液混合后搅拌30s，放入金属网，浸渍80min后取出，自然晾干即得一种高性能表面改性油水分离膜(C组)；
实施例2
一种高性能表面改性油水分离膜的制备方法，包括以下具体步骤：
(1)单宁酸溶于水中，铁离子源选用六水合氯化铁溶乙二醇中，浓度均为0.1mol/L，溶液体积均为20ml；
(2)基底选用金属网300目，超声清洗30s，单宁酸水溶液和氯化铁醇溶液混合后搅拌30s，放入金属网，浸渍80min后取出，自然晾干即得一种高性能表面改性油水分离膜(E组)；
对比例1
将步骤(1)中的乙二醇替换为水，其余步骤及参数同实施例1(A组)。
对比例2
将步骤(1)中的乙二醇替换为乙醇，其余步骤及参数同实施例1(B组)。
对比例3
将步骤(1)中的乙二醇替换为1，4-丁二醇，其余步骤及参数同实施例1(D组)。
将实施例1-2和对比例1-3制备的油水分离膜使用接触角测量仪测量其接触角，每张膜在不同位置测试6次，计算出均值和标准差，标准差越小，涂层约均匀，数据见图1，由图中数据可知，相对于水相铁离子，醇相铁离子成功实现了表面特殊润湿性改性。
实施例3-10
一种高性能表面改性油水分离膜的制备方法，包括以下具体步骤：
(1)单宁酸溶于水中，铁离子源选用无水氯化铁，溶乙二醇中，浓度均为0.1mol/L，溶液体积均为50ml；
(2)基底选用金属网200目，超声清洗5min，单宁酸水溶液和氯化铁醇溶液混合后搅拌30s，放入金属网，分别浸渍20、40、60、80、100、120、140、160min后取出，自然晾干即得高性能表面改性油水分离膜；
实施例11-18
一种高性能表面改性油水分离膜的制备方法，包括以下具体步骤：
(1)单宁酸溶于水中，铁离子源选用六水合氯化铁，溶乙二醇中，浓度均为0.01mol/L，溶液体积均为100ml，放置一周，备用；
(2)基底选用金属网300目，超声清洗5min，单宁酸水溶液和氯化铁醇溶液混合后搅拌1min，放入金属网，浸渍20、40、60、80、100、120、140、160min后取出，用滤纸吸去表面成滴涂覆液，静置10min，然后用电吹风机吹干，即得一种高性能表面改性油水分离膜。
实施例19-25
一种高性能表面改性油水分离膜的制备方法，包括以下具体步骤：
(1)单宁酸溶于去清水中，浓度为0.1mol/L，铁离子源采用六水合氯化铁，溶于乙二醇中，浓度均为0.05mol/L，溶液体积均为50ml；
(2)基底选用金属网400目，超声清洗10min，单宁酸水溶液和氯化铁醇溶液混合后搅拌45s，放入金属网，浸渍100、120、140、160、180、200、220min后取出，静置40min，然后用烘箱中40℃下烘干，即得一种高性能表面改性油水分离膜。
在实施例3-25所制分离膜五个不同位置测量1μl液滴的铺展时间结果如图2和3，可知膜的润湿性能随着涂覆时间的增加先增后减，均一性与润湿性能基本同步变化.
应用例
取实施例13-16即涂覆时间分别为60、80、100、120的膜进行油水分离应用实验，具体方法为：
将油水分离膜用膜夹具固定，膜的有效分离面为圆形，直径1.5cm；然后将250ml水倾倒到分离器中，依靠重力通过分离膜，重复三次，得到初始通量；将10ml机械润滑油倾倒到分离膜上方，油不能通过，静置30s，然后将分离器倒置，继续注水，重复三次(清洗)；然后进行第二次油污，油污、清洁和测量重复三次；
其中，实施例13-16的相关数据见图4-7，由图可知，分离膜水通量最大达到2.86×105L/m2·h，三次油污清洗后通量恢复率最好达到98.3％，水通量随着涂覆时间的增加先增后减，通量恢复率随着涂覆时间的增加先增后减，但都处于较好水平；经60min涂覆处理制得的分离膜，通量为1.64×105L/m2·h，通量恢复率最优达到150％，原因为金属-酚醛网络的离子化，使得体系通量逐渐增大，表现为通量恢复率大幅提升的结果，但是考虑到该条件下制备的油水分离膜在应用过程中出现结构上的转变，存在不稳地因素，因此不作为典型结果；而经120min处理制得的分离膜，通量为1.94×105L/m2·h，通量恢复率最高达到63.7％。
选取实施例13-16的涂覆时间为40、80、100、120的膜和空白对照组，用电镜观察其表面形貌，如图8，由图可知：经涂覆处理后，金属网表面明显负载一层有机聚合物，而随着涂覆时间的延长，金属网表面涂覆层的微缺陷减少，同时微观粗糙程度有所增加，这都有利于油水分离效果的进一步改善。
各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种高性能表面改性油水分离膜的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
(1)制备单宁酸水溶液和氯化铁醇溶液，备用；
(2)将预处理的基底材料放入所述单宁酸水溶液和所述氯化铁醇溶液的混合液中，依次经过静置、晾干后即得一种高性能表面改性油水分离膜。
2.根据权利要求1所述的一种高性能表面改性油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述单宁酸水溶液浓度为0.01-0.1mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种高性能表面改性油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述氯化铁醇溶液的浓度为0.005-0.1mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种高性能表面改性油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述基底材料的目数为200-400。
5.根据权利要求1所述的一种高性能表面改性油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述基底材料的为不锈钢金属网、滤纸和尼龙网中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种高性能表面改性油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述混合液中单宁和铁离子的摩尔比为1-20。
7.根据权利要求1所述的一种高性能表面改性油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述混合液的混合时间为30-60s。
8.根据权利要求1所述的一种高性能表面改性油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述静置时间为40-100min。
9.如权利要求1-8任一项所述制备方法制备的油水分离膜。
10.如权利要求1-8任一项所述制备方法制备的油水分离膜在油水分离中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211020176.4A CN115445246B (zh) | 2022-08-24 | 2022-08-24 | 一种高性能表面改性油水分离膜及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211020176.4A CN115445246B (zh) | 2022-08-24 | 2022-08-24 | 一种高性能表面改性油水分离膜及其制备方法与应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115445246A true CN115445246A (zh) | 2022-12-09 |
| CN115445246B CN115445246B (zh) | 2023-10-20 |
Family
ID=84297898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211020176.4A Active CN115445246B (zh) | 2022-08-24 | 2022-08-24 | 一种高性能表面改性油水分离膜及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115445246B (zh) |
Citations (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104437122A (zh) * | 2014-11-10 | 2015-03-25 | 东华大学 | 一种具有防污性能的pvdf膜及其制备方法 |
| WO2015185516A1 (de) * | 2014-06-03 | 2015-12-10 | Drei Lilien Pvg Gmbh & Co. Kg | Verfahren und vorrichtungen zur emulsionsspaltung und zur komplexierung von organischen verbindungen in emulsionen |
| CN106310977A (zh) * | 2016-10-10 | 2017-01-11 | 哈尔滨工业大学宜兴环保研究院 | 一种单宁酸与Fe3+共涂覆制备复合纳滤膜的方法 |
| CN107138055A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-09-08 | 江苏大学 | 一种铁‑单宁酸复合物改性pvdf膜的制备方法及其用途 |
| CN107158963A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-09-15 | 江苏大学 | 一种铁‑单宁酸骨架改性复合膜的制备方法及其用途 |
| CN107349799A (zh) * | 2017-08-03 | 2017-11-17 | 浙江工业大学 | 一种抗污染高分子‑无机杂化膜的制备方法 |
| WO2018102653A2 (en) * | 2016-12-01 | 2018-06-07 | Dober Chemical Corporation | Water-enriching and water-depleting compositions and methods |
| CN109233371A (zh) * | 2018-08-09 | 2019-01-18 | 深圳市天得环境科技有限公司 | 纳米自清洁镀膜液、自清洁制品及其制备方法 |
| CN109675444A (zh) * | 2019-02-11 | 2019-04-26 | 刘云晖 | 一种基于单宁酸修饰的水下超疏油的油水分离网膜的制备方法 |
| CN109847598A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-06-07 | 四川大学 | 一种超亲水自清洁油水分离膜及其制备方法和应用 |
| CN109925894A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-06-25 | 江苏大学 | 一种光芬顿自清洁膜的制备方法及其应用 |
| CN111701463A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-09-25 | 河北工业大学 | 基于单宁酸多重层层组装的抗污染纳滤膜及制备与应用 |
| CN111925555A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-11-13 | 南通大学 | 一种基于金属协同配合物构建超疏水涂层的方法 |
| CN112808032A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-18 | 海南浦金科技有限责任公司 | 一种强化pvdf中空纤维膜疏水性能的方法 |
| CN113663531A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-11-19 | 江苏大学 | 单宁酸介导的ldh@pvdf膜的制备方法及其用途 |
| CN113926315A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-01-14 | 北京化工大学 | 一种高效油水分离膜的快速制备方法及应用 |
| CN114307254A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-04-12 | 四川农业大学 | 水下疏油/油下疏水可切换的油水分离材料及其制备方法 |
| CN114394856A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-04-26 | 天津大学 | 基于单宁酸和聚酰胺的混凝土防腐涂层及其制备方法 |
| CN114907727A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-08-16 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 高强度抗油污染水凝胶膜涂层、其制备方法及应用 |
-
2022
- 2022-08-24 CN CN202211020176.4A patent/CN115445246B/zh active Active
Patent Citations (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015185516A1 (de) * | 2014-06-03 | 2015-12-10 | Drei Lilien Pvg Gmbh & Co. Kg | Verfahren und vorrichtungen zur emulsionsspaltung und zur komplexierung von organischen verbindungen in emulsionen |
| CN104437122A (zh) * | 2014-11-10 | 2015-03-25 | 东华大学 | 一种具有防污性能的pvdf膜及其制备方法 |
| CN106310977A (zh) * | 2016-10-10 | 2017-01-11 | 哈尔滨工业大学宜兴环保研究院 | 一种单宁酸与Fe3+共涂覆制备复合纳滤膜的方法 |
| WO2018102653A2 (en) * | 2016-12-01 | 2018-06-07 | Dober Chemical Corporation | Water-enriching and water-depleting compositions and methods |
| CN107138055A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-09-08 | 江苏大学 | 一种铁‑单宁酸复合物改性pvdf膜的制备方法及其用途 |
| CN107158963A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-09-15 | 江苏大学 | 一种铁‑单宁酸骨架改性复合膜的制备方法及其用途 |
| CN107349799A (zh) * | 2017-08-03 | 2017-11-17 | 浙江工业大学 | 一种抗污染高分子‑无机杂化膜的制备方法 |
| CN109233371A (zh) * | 2018-08-09 | 2019-01-18 | 深圳市天得环境科技有限公司 | 纳米自清洁镀膜液、自清洁制品及其制备方法 |
| CN109847598A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-06-07 | 四川大学 | 一种超亲水自清洁油水分离膜及其制备方法和应用 |
| CN109675444A (zh) * | 2019-02-11 | 2019-04-26 | 刘云晖 | 一种基于单宁酸修饰的水下超疏油的油水分离网膜的制备方法 |
| CN109925894A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-06-25 | 江苏大学 | 一种光芬顿自清洁膜的制备方法及其应用 |
| CN111701463A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-09-25 | 河北工业大学 | 基于单宁酸多重层层组装的抗污染纳滤膜及制备与应用 |
| CN111925555A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-11-13 | 南通大学 | 一种基于金属协同配合物构建超疏水涂层的方法 |
| CN112808032A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-18 | 海南浦金科技有限责任公司 | 一种强化pvdf中空纤维膜疏水性能的方法 |
| CN113663531A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-11-19 | 江苏大学 | 单宁酸介导的ldh@pvdf膜的制备方法及其用途 |
| CN113926315A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-01-14 | 北京化工大学 | 一种高效油水分离膜的快速制备方法及应用 |
| CN114394856A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-04-26 | 天津大学 | 基于单宁酸和聚酰胺的混凝土防腐涂层及其制备方法 |
| CN114307254A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-04-12 | 四川农业大学 | 水下疏油/油下疏水可切换的油水分离材料及其制备方法 |
| CN114907727A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-08-16 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 高强度抗油污染水凝胶膜涂层、其制备方法及应用 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| WANG H: "Removal of oil droplets from contaminated water using magnetic carbon nanotubes", WATER RESEARCH, pages 4198 - 4205 * |
| 吕素真: "超疏水亲油材料研究进展及其在油水分离中的应用", 净水技术, pages 233 - 237 * |
| 孙丁;张同辉;王雪芬;: "基于两性离子聚合物的防污涂层的探究", 广州化工, no. 07 * |
| 朱敏;何圳;杜天意;王昊;: "单宁酸―铁体系改性EVA阻燃材料的研究", 华北科技学院学报, no. 06 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115445246B (zh) | 2023-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107051220B (zh) | 一种用于提取硒/碲的动态膜分离膜及其制备方法 | |
| CN114288872B (zh) | 一种高稳定性、高通量聚多巴胺纳米颗粒改性膜及其制备方法与应用 | |
| CN104117287A (zh) | 一种具有超疏水性质的响应性油水分离网膜及其制备方法 | |
| CN107344095A (zh) | 一种锂离子印迹pvdf膜及制备方法及其用途 | |
| CN103861472A (zh) | 一种氨基改性氧化石墨烯复合正渗透膜的制备方法 | |
| CN105126647B (zh) | 一种高效油水分离复合超滤膜的制备方法 | |
| CN113769593B (zh) | 一种用于盐湖提锂的纳滤膜及其制备方法 | |
| CN111549345B (zh) | 一种slip表面及其构筑方法 | |
| CN106582314B (zh) | 一种用于膜蒸馏的小孔径疏水复合膜制备方法 | |
| CN115845640B (zh) | 一种荷正电复合纳滤膜及其制备方法和应用 | |
| CN101264429A (zh) | 一种渗透汽化优先透醇沸石填充硅橡胶复合膜的制备方法 | |
| CN106987876A (zh) | 一种超疏水/亲油油水分离Ni‑Cu复合镀层网膜的制备方法 | |
| Nie et al. | One-step modification of electrospun PVDF nanofiber membranes for effective separation of oil–water emulsion | |
| CN110201422A (zh) | 一步制备超疏水油水分离网膜的方法 | |
| CN108176255A (zh) | 一种聚偏氟乙烯-二氧化钛杂化膜及其制备方法和应用 | |
| CN111001318A (zh) | 一种多巴胺辅助修饰的杂化复合正渗透膜及其制备方法 | |
| CN105289340A (zh) | 一种用于芳烃/烷烃分离的甲酸盐管式杂化膜、制备方法及应用 | |
| CN108654394B (zh) | 一种纳米纤维阳离子交换膜及其制备方法与应用 | |
| CN110787654A (zh) | 一种利用1-甲基咪唑作为水相添加剂制备反渗透膜的方法 | |
| CN106731876A (zh) | 基于掺杂纳米ZnO的可见光催化平板式超滤膜及制备方法 | |
| CN115445246A (zh) | 一种高性能表面改性油水分离膜及其制备方法与应用 | |
| CN108912388A (zh) | 一种超疏水海绵的制备方法及其在油包水乳液分离中的应用 | |
| CN109316778B (zh) | 一种浸渍涂覆聚合物纳米颗粒制备超疏水铜网的方法 | |
| CN106868559A (zh) | 铜沉积不锈钢网的制备及其在分离不互溶性有机液体混合物的应用 | |
| CN115487693B (zh) | 一种聚酰胺/聚烯烃混合基质纳滤膜及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Xu Mingzhen Inventor after: Ma Wei Inventor after: Bai Zhongxiang Inventor after: Zhang Xi Inventor after: He Minqi Inventor after: Gou Wenbing Inventor after: Chen Wenjin Inventor before: Xu Mingzhen Inventor before: Ma Wei Inventor before: Bai Zhong |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |