CN116589923A - 一种超亲水-水下超疏油涂层的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
为解决现有技术制备超亲水‑水下超疏油材料的过程复杂且制备超亲水‑水下超疏油材料所使用的试剂不环保的技术问题，本发明实施例提供一种超亲水‑水下超疏油涂层的制备方法及应用，包括：将预先用与水相溶的液体润湿的基底用含有动物胶的水溶液涂覆，得到第一载体；将第一载体用含有植物多酚的Tris‑HCl缓冲溶液涂覆，得到第二载体；将第二载体冲洗、干燥后，得到具有超亲水‑水下超疏油涂层的第三载体。本发明实施例通过采用完全绿色环保的植物多酚和动物胶制备超亲水‑水下超疏油涂层，本发明实施例通过两个涂覆步骤即可获得超亲水‑水下超疏油涂层，从而，本发明实施例具有绿色环保、制备步骤简单的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种超亲水-水下超疏油涂层的制备方法及应用。
背景技术
近年来，漏油事故的频繁发生和含油废水的增多，对人类和自然环境构成了巨大的威胁，因此含油废水的处理已成为研究热点。常用的油水分离方法，如重力沉降、吸附和原位燃烧等，在实际应用中存在一些必然的缺点：如效率低、成本高、能耗高、二次污染、运行复杂等。
近年，利用材料表面润湿性相反的原理而发展的油水分离技术因其具有优异的油水选择性和高效的分离效率成为当今油水分离领域最为重要的发展方向之一。现阶段超浸润性油水分离技术主要有超疏水-超亲油材料、超亲水-水下超疏油材料这两种。受“荷叶”启发的超疏水-超亲油材料在油水分离领域首先引起了人们的关注。然而，在油水分离过程中，材料的孔隙容易被油(特别是高粘度油)堵塞，导致通量和效率下降，不利于实际应用。为了克服超疏水-超亲油材料的这一缺点，超亲水-水下超疏油材料被广泛开发用于油水分离，因为它允许水通过表面，同时防止油的通过。但是，当前的超亲水-水下超疏油材料的制备过程往往较为复杂且所使用的试剂不够绿色环保，因此在实际应用方面仍存在较大的局限性。
发明内容
为解决现有技术制备超亲水-水下超疏油材料的过程复杂且制备超亲水-水下超疏油材料所使用的试剂不环保的技术问题，本发明实施例提供一种超亲水-水下超疏油涂层的制备方法及应用，该涂层的制备方法简单，不需要苛刻的反应条件，也不需要昂贵且不够环保的试剂以及复杂的操作步骤，通过两次涂覆便可制得稳定性好的超亲水涂层，本发明的超亲水-水下超疏油涂层可应用于油水分离和自清洁抗污领域中。
本发明实施例通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明实施例提供一种超亲水-水下超疏油涂层的制备方法，包括：
将预先用与水相溶的液体润湿的基底用含有动物胶的水溶液涂覆，得到第一载体；
将第一载体用含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液涂覆，得到第二载体，将第二载体冲洗、干燥后，得到具有超亲水-水下超疏油涂层的第三载体。
本发明通过使用动物胶来引入蛋白质层，利用蛋白质可以通过疏水相互作用吸附在各种惰性和高度疏水性的膜表面的特点形成蛋白质涂层。蛋白质中含有油酰胺键可为植物多酚的引入提供大量的活性位点，大量的引入植物多酚有望大幅提高膜表面的亲水性。另一方面，植物多酚可以使蛋白质变性固化，固化的蛋白质层在膜表面的稳定性可以得到大幅提高，最终使所得涂层具有良好的稳定性。
进一步的，所述超亲水-水下超疏油涂层的制备方法还包括：
将基底从第三载体中分离，得到超亲水-水下超疏油涂层。
进一步的，所述涂覆的方式为刷涂、喷涂或浸涂。
进一步的，与水相溶的液体为无水乙醇；基底为多孔材料；所述多孔材料为棉布、海绵、不锈钢网、尼龙网、熔喷布和铜网中的任意一种；动物胶为骨胶、明胶和皮胶中的至少一种。
进一步的，植物多酚为单宁酸、茶多酚、原花青素、儿茶酚、没食子酸和鞣花酸中的至少一种，含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液中的植物多酚的浓度为2-40mg/mL。
进一步的，Tris-HCl缓冲溶液的浓度为0.1-0.5M，pH为8-10；含有动物胶的水溶液中动物胶的浓度为2-20mg/mL。
进一步的，将预先用与水相溶的液体润湿的基底置于含有动物胶的水溶液中浸泡，得到第一载体；包括：
将预先用与水相溶的液体润湿的基底置于含有动物胶的水溶液中浸泡1-12h，得到第一载体；
将第一载体置于含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液中浸泡，得到第二载体；包括：
将第一载体置于含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液中浸泡1-6h，得到第二载体；
将第二载体冲洗、干燥后，得到具有超亲水-水下超疏油涂层的第三载体；包括：
将第二载体用超纯水冲洗多次、在50℃-70℃下干燥0.5-2.5h后，得到具有超亲水-水下超疏油涂层的第三载体。
进一步的，所述超亲水-水下超疏油涂层的制备方法还包括：
制备含有动物胶的水溶液：将颗粒状动物胶置于水中后静置0.5-3h后，再在25-65℃水浴温度下搅拌1-3h，得到含有动物胶的水溶液。
进一步的，将预先用与水相溶的液体润湿的基底用含有动物胶的水溶液涂覆，得到第一载体；之前，还包括：
将基底用无水乙醇和超纯水在超声条件下交替清洗多次，干燥备用。
第二方面，本发明实施例提供所述制备方法制备得到的超亲水-水下超疏油涂层或者具有超亲水-水下超疏油涂层的第三载体在含油废水和/或自清洁抗油污处理中的应用。
本发明实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明实施例的一种超亲水-水下超疏油涂层的制备方法及应用，通过采用完全绿色环保的植物多酚和动物胶制备超亲水-水下超疏油涂层，本发明实施例通过两个涂覆步骤即可获得超亲水-水下超疏油涂层，从而，本发明实施例具有绿色环保、制备步骤简单的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为超亲水-水下超疏油涂层的制备方法的流程示意图。
图2为实施例1制备的具有超亲水-水下超疏油涂层的熔喷布在处理前后的空气中的水接触角及实物图。
图3为实施例1制备的具有超亲水-水下超疏油涂层的熔喷布的水下原油和二氯甲烷接触角示意图。
图4为实施例1制备的具有超亲水-水下超疏油涂层的熔喷布分离原油-水混合物示意图。
图5为实施例1制备的具有超亲水-水下超疏油涂层的熔喷布自清洁抗油污染示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例
为解决现有技术制备超亲水-水下超疏油材料的过程复杂且制备超亲水-水下超疏油材料所使用的试剂不环保的技术问题，本发明实施例提供一种超亲水-水下超疏油涂层的制备方法及应用，该涂层的制备方法简单，不需要苛刻的反应条件，也不需要昂贵且不够环保的试剂以及复杂的操作步骤，通过两次涂覆便可制得稳定性好的超亲水-水下超疏油涂层，本发明实施例的超亲水-水下超疏油涂层可应用于含油废水和/或自清洁抗油污处理领域中。
第一方面，本发明实施例提供一种超亲水-水下超疏油涂层的制备方法，参考图1所示，包括：
S1.将预先用与水相溶的液体润湿的基底用含有动物胶的水溶液涂覆，得到第一载体；
S2.将第一载体用含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液涂覆，得到第二载体，将第二载体冲洗、干燥后，得到具有超亲水-水下超疏油涂层的第三载体。
植物多酚在惰性和高度疏水性的膜材料上的沉积度很低，短时间内不足以实现超亲水性。本发明实施例的制备方法中，发明人提出了一种可以大幅度提高植物多酚在惰性膜表面沉积或固化的方法，通过使用动物胶来引入蛋白质(动物胶在水溶液中形成一定浓度的蛋白质成分)，利用蛋白质可以通过疏水相互作用吸附在各种惰性和高度疏水性的膜表面的特点形成蛋白质涂层。蛋白中含有油酰胺键可为植物多酚的引入提供大量的活性位点，大量的引入植物多酚有望大幅提高膜表面的亲水性。另一方面，植物多酚可以使蛋白质变性固化，固化的蛋白层在膜表面的稳定性可以得到大幅提高，最终使所得涂层具有良好的稳定性。
从而，本发明实施例通过采用完全绿色环保的植物多酚和动物胶制备超亲水-水下超疏油涂层，本发明实施例通过两个涂覆步骤即可获得超亲水-水下超疏油涂层，从而，本发明实施例具有绿色环保、制备步骤简单的特点。
为了便于单独使用超亲水-水下超疏油涂层，将第三载体上的载体与涂层分离得到超亲水-水下超疏油涂层，可选地，所述超亲水-水下超疏油涂层的制备方法还包括：
S3.将基底从第三载体中分离，得到超亲水-水下超疏油涂层。
为了更好的制备超亲水-水下超疏油涂层，可选地，所述涂覆的方式为刷涂、喷涂或浸涂。
优选地，所述涂覆的方式为浸涂。
进一步的，与水相溶的液体为无水乙醇；基底为多孔材料；所述多孔材料为棉布、海绵、不锈钢网、尼龙网、熔喷布和铜网中的任意一种；动物胶为骨胶、明胶和皮胶中的至少一种。
与水相溶的液体可以为液体的醇类，如甲醇、乙醇、丙二醇等；还可以为与水相溶的醚类如甲醇、二甲亚砜之类。优选地，与水相溶的液体为无水乙醇。
基底可以为任何能够便于动物胶和植物多酚附着的物体。可选地，所述基底可以为布类或者金属网类以及其它的多孔材料；优选地，所述基底为棉布、海绵、不锈钢网、尼龙网、熔喷布或铜网。
进一步的，植物多酚为单宁酸、茶多酚、原花青素、儿茶酚、没食子酸和鞣花酸中的至少一种，含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液中的植物多酚的浓度为2-40mg/mL。
进一步的，Tris-HCl缓冲溶液的浓度为0.1-0.5M，pH为8-10；含有动物胶的水溶液中动物胶的浓度为2-20mg/mL。
进一步的，将预先用与水相溶的液体润湿的基底置于含有动物胶的水溶液中浸泡，得到第一载体；包括：
将预先用与水相溶的液体润湿的基底置于含有动物胶的水溶液中浸泡1-12h，得到第一载体；
将第一载体置于含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液中浸泡，得到第二载体；包括：
将第一载体置于含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液中浸泡1-6h，得到第二载体；
将第二载体冲洗、干燥后，得到具有超亲水-水下超疏油涂层的第三载体；包括：
将第二载体用超纯水冲洗多次、在50℃-70℃下干燥0.5-2.5h后，得到具有超亲水-水下超疏油涂层的第三载体。
进一步的，所述超亲水-水下超疏油涂层的制备方法还包括：
制备含有动物胶的水溶液：将颗粒状动物胶置于水中后静置0.5-3h后，再在25-65℃水浴温度下搅拌1-3h，得到含有动物胶的水溶液。
进一步的，将预先用与水相溶的液体润湿的基底用含有动物胶的水溶液涂覆，得到第一载体；之前，还包括：
将基底用无水乙醇和超纯水在超声条件下交替清洗多次，干燥备用。
示例性的，超亲水-水下超疏油涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)将动物胶颗粒置于水中，常温下静置一段时间，再在一定温度下水浴搅拌一段时间后得到无色透明的水溶液A。
2)配置一定浓度和pH的Tris-HCl缓冲溶液，将一定量的植物多酚置于其中后搅拌至溶解得到透明的植物多酚缓冲溶液B。
3)将多孔材料置于无水乙醇和超纯水中，在超声条件下各清洗3次，每次5min，取出后置于烘箱中干燥备用。
4)将用无水乙醇预润湿的多孔材料先在溶液A中静置一段时间后，再将其浸入溶液B中一段时间。取出后用超纯水反复冲洗其表面以去除不稳定的物质，再进行干燥处理后即得到完全绿色环保的超亲水-水下超疏油涂层。
该涂层在用水预润湿的状态下，可以在材料表面形成一层水膜，从而可以达到水下超疏油性(所有水下疏油角均大于150°，且滚动角小于5°)，利用这种属性可以用来高效地分离油水混合物。此外利用这一属性，该材料也可以具有自清洁抗油污的特点。
第二方面，本发明实施例提供所述制备方法制备得到的超亲水-水下超疏油涂层或者具有超亲水-水下超疏油涂层的第三载体在含油废水和/或自清洁抗油污处理中的应用。
本发明实施例制备的超亲水-水下超疏油涂层或者具有超亲水-水下超疏油涂层的第三载体，水滴可以在0.5s之内完全浸润其表面。将其浸入水中可以达到水下超疏油的特点，其原理是在涂层表面形成一层水膜，利用油水的不混溶性而达到水下超疏油的结果，因此可以用来有效地分离油水混合物。此外也利用这一属性，材料同样具有自清洁抗油污的特点，用水润湿后的材料被油污染后，可以用水进行冲洗，即可去除其表面的油污。
从而，本发明实施例本发明实施例制备的超亲水-水下超疏油涂层或者具有超亲水-水下超疏油涂层的第三载体可以用于含油废水和/或自清洁抗油污处理中使用。
实施例1
一种超亲水-水下超疏油涂层的制备方法，包括：
1、将1g明胶颗粒置于100ml水中，常温下静置1h，再在45℃下水浴搅拌3h后得到10mg/ml无色透明的明胶水溶液A。
2、配置0.01M和pH＝8.5的Tris-HCl缓冲溶液，将2g原花青素置于100ml的Tris-HCl缓冲溶液后搅拌至溶解得到20mg/ml透明的原花青素缓冲溶液B。
3、将熔喷布置于无水乙醇和超纯水中，在超声条件下各清洗3次，每次5min，取出后置于60℃烘箱中干燥2h备用。
4、将用无水乙醇预润湿的熔喷布先在明胶水溶液A中静置6h后，再将其浸入原花青素缓冲溶液B中1h。取出后用超纯水反复冲洗其表面以去除不稳定的物质，再置于60℃烘箱中干燥2h后即得到具有超亲水-水下超疏油涂层的熔喷布。
将制备的具有超亲水-水下超疏油涂层的熔喷布进行接触角试验。参考图2所示，由图中可以看出未处理前的基底材料在空气中表现出高疏水性，水接触角约为137°。经过本实施例处理后，该材料在空气中表现出超亲水性，水的接触角为0°，水可以迅速地扩散到材料的内部。参考图3所示，由图中可以看出无论是轻油(以原油为例)还是重油(以二氯甲烷为例)，其在水下的超亲水材料表面均可以保持完美的球型，这表明本实施例制备的完全绿色环保的超亲水-水下超疏油涂层材料具有优异的超亲水-水下超疏油性。
将制备的具有超亲水-水下超疏油涂层的熔喷布(即图4中的超亲水-水下超疏油材料)进行原油-水分离试验。参考图4所示，将本实施例制备具有超亲水-水下超疏油涂层的熔喷布置于分离装置中部，将原油(25ml)，水(25ml，亚甲基蓝染色)的混合溶液倒于管内，水相可以快速地透过具有超亲水-水下超疏油涂层的熔喷布收集于下部容器中，而原油相则被拦截于材料上方，从而实现油水分离的目的。
将制备的具有超亲水-水下超疏油涂层的熔喷布进行自清洁抗油污试验。参考图5所示。先将本实施例制备的具有超亲水-水下超疏油涂层的熔喷布用水充分预润湿后置于装有油(苏丹红染色)的容器中静置5min后取出，再将其置于装有水的容器中，可以观察到材料表面的油迅速离开其表面并扩散到水的表面，用少量的水冲洗材料表面，可以看到材料表面的油污被轻松地冲洗掉。
从而，本发明实施例制备的具有超亲水-水下超疏油涂层的熔喷布，具有对含油废水进行分离的用途和/或具有自清洁抗污性能。
实施例2
本实施例的超亲水-水下超疏油材料涂层的制备方法，包括以下步骤：
1、将1g骨胶颗粒置于100ml的75℃水中静置10h，再在75℃下水浴搅拌3h后得到10mg/ml无色透明的骨胶水溶液A。
2、配置0.01M和pH＝8.5的Tris-HCl缓冲溶液，将2g单宁酸置于Tris-HCl缓冲溶液后搅拌至溶解得到20mg/ml透明的单宁酸缓冲溶液B。
3、将不锈钢网置于无水乙醇和超纯水中，在超声条件下各清洗3次，每次5min，取出后置于60℃烘箱中干燥2h备用。
4、将用无水乙醇预润湿的熔喷布先在明胶水溶液A中静置6h后，再将其浸入原花青素缓冲溶液B中1h。取出后用超纯水反复冲洗其表面以去除不稳定的物质，再置于60℃烘箱中干燥2h后即得到绿色环保的超亲水-水下超疏油材料涂层。
本实施例制备得到的超亲水-水下超疏油材料涂层也能达到和实施例1同等的技术效果。
实施例3
本实施例的超亲水-水下超疏油材料涂层的制备方法，包括以下步骤：
1、将1g皮胶颗粒置于100ml水中，常温下静置1h，再在35℃下水浴搅拌3h后得到10mg/ml无色透明的皮胶水溶液A。
2、配置0.01M和pH＝8.5的Tris-HCl缓冲溶液，将2g茶多酚置于Tris-HCl缓冲溶液后搅拌至溶解得到20mg/ml透明的茶多酚缓冲溶液B。
3、将棉布置于无水乙醇和超纯水中，在超声条件下各清洗3次，每次5min，取出后置于60℃烘箱中干燥2h备用。
4、将用无水乙醇预润湿的熔喷布先在明胶水溶液A中静置6h后，再将其浸入原花青素缓冲溶液B中1h。取出后用超纯水反复冲洗其表面以去除不稳定的物质，再置于60℃烘箱中干燥2h后即得到超亲水-水下超疏油材料涂层。
本实施例制备得到的超亲水-水下超疏油材料涂层也能达到和实施例1同等的技术效果。
对比例1
本对比例以实施例1为基础，将无水乙醇预润湿的熔喷布，不浸入明胶水溶液A中只浸入原花青素缓冲溶液B中1h，其余试剂、操作步骤均与实施例1完全相同。结果发现得到的材料的亲水性略微提高，但远远无法达到超亲水的状态，这证明：1)原花青素可以在惰性基地表面沉积，但是沉积的量极少；2)明胶层可以固定大量的原花青素从而产生大量的亲水基团以提高材料的亲水性。
对比例2
本对比例以实施例1为基础，将无水乙醇预润湿的熔喷布不浸入原花青素缓冲溶液B中，只浸入明胶水溶液A中6h，其余试剂、操作步骤均与实施例1完全相同。结果发现得到的材料的亲水性几乎没有发生变化，远远无法达到超亲水的状态，这证明：1)明教可以在惰性基地表面沉积，但是经过水反复清洗后在基底表面沉积的量极少；2)原花青素可以使明胶层变性，使之不易溶于水从而提高了明胶层的稳定性，此外使明胶层变性的原花青素上有大量的亲水基团从而提高了材料的亲水性。
实施例4
本发明实施例提供一种超亲水-水下超疏油涂层的制备方法，包括：
S0.制备含有动物胶的水溶液：将颗粒状动物胶置于水中后静置0.5h后，再在25℃水浴温度下搅拌1h，得到动物胶的浓度为2mg/mL的含有动物胶的水溶液；
S1.将基底用无水乙醇和超纯水在超声条件下交替清洗多次，干燥备用；将预先用与水相溶的液体润湿的基底置于含有动物胶的水溶液中浸泡1h，得到第一载体；
S2.配制浓度为0.1M、pH为8的Tris-HCl缓冲溶液；
配制植物多酚的浓度为2mg/mL的含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液；
将第一载体置于含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液中浸泡1h，得到第二载体；
将第二载体用超纯水冲洗多次、在50℃下干燥0.5h后，得到具有超亲水-水下超疏油涂层的第三载体；
S3.将基底从第三载体中分离，得到超亲水-水下超疏油涂层。
基底为棉布。
动物胶为骨胶。
实施例5
本发明实施例提供一种超亲水-水下超疏油涂层的制备方法，包括：
S0.制备含有动物胶的水溶液：将颗粒状动物胶置于水中后静置3h后，再在65℃水浴温度下搅拌3h，得到动物胶的浓度为20mg/mL的含有动物胶的水溶液；
S1.将基底用无水乙醇和超纯水在超声条件下交替清洗多次，干燥备用；将预先用与水相溶的液体润湿的基底置于含有动物胶的水溶液中浸泡12h，得到第一载体；
S2.配制浓度为0.5M、pH为10的Tris-HCl缓冲溶液；
配制植物多酚的浓度为40mg/mL的含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液；
将第一载体置于含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液中浸泡6h，得到第二载体；
将第二载体用超纯水冲洗多次、在70℃下干燥2.5h后，得到具有超亲水-水下超疏油涂层的第三载体；
S3.将基底从第三载体中分离，得到超亲水-水下超疏油涂层。
基底为海绵。
动物胶为明胶。
实施例6
本发明实施例提供一种超亲水-水下超疏油涂层的制备方法，包括：
S0.制备含有动物胶的水溶液：将颗粒状动物胶置于水中后静置1h后，再在50℃水浴温度下搅拌2h，得到动物胶的浓度为10mg/mL的含有动物胶的水溶液；
S1.将基底用无水乙醇和超纯水在超声条件下交替清洗多次，干燥备用；将预先用与水相溶的液体润湿的基底置于含有动物胶的水溶液中浸泡4h，得到第一载体；
S2.配制浓度为0.3M、pH为9的Tris-HCl缓冲溶液；
配制植物多酚的浓度为15mg/mL的含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液；
将第一载体置于含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液中浸泡3h，得到第二载体；
将第二载体用超纯水冲洗多次、在60℃下干燥1h后，得到具有超亲水-水下超疏油涂层的第三载体；
S3.将基底从第三载体中分离，得到超亲水-水下超疏油涂层。
基底为不锈钢网。
动物胶为皮胶。
实施例7
本发明实施例提供一种超亲水-水下超疏油涂层的制备方法，包括：
S0.制备含有动物胶的水溶液：将颗粒状动物胶置于水中后静置2h后，再在60℃水浴温度下搅拌2h，得到动物胶的浓度为15mg/mL的含有动物胶的水溶液；
S1.将基底用无水乙醇和超纯水在超声条件下交替清洗多次，干燥备用；将预先用与水相溶的液体润湿的基底置于含有动物胶的水溶液中浸泡8h，得到第一载体；
S2.配制浓度为0.4M、pH为10的Tris-HCl缓冲溶液；
配制植物多酚的浓度为25mg/mL的含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液；
将第一载体置于含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液中浸泡5h，得到第二载体；
将第二载体用超纯水冲洗多次、在65℃下干燥2h后，得到具有超亲水-水下超疏油涂层的第三载体；
S3.将基底从第三载体中分离，得到超亲水-水下超疏油涂层。
基底为尼龙网。
动物胶为皮胶。
从而，本发明实施例通过使用动物胶来引入蛋白质，利用蛋白质可以通过疏水相互作用吸附在各种惰性和高度疏水性的膜表面的特点形成蛋白质涂层。蛋白中含有油酰胺键可为植物多酚的引入提供大量的活性位点，大量的引入植物多酚有望大幅提高膜表面的亲水性。另一方面，植物多酚可以使蛋白质变性固化，固化的蛋白层在膜表面的稳定性可以得到大幅提高，最终使所得涂层具有良好的稳定性。
本发明实施例制备的超亲水-水下超疏油涂层，水滴可以在0.5s之内完全浸润其表面。将其浸入水中可以达到水下超疏油的特点，其原理是在涂层表面形成一层水膜，利用油水的不混溶性而达到水下超疏油的结果，因此可以用来有效地分离油水混合物。此外也利用这一属性，超亲水-水下超疏油涂层同样具有自清洁抗油污的特点，用水润湿后的材料被油污染后，可以用水进行冲洗，即可去除其表面的油污。
本发明实施例的超亲水-水下超疏油涂层制备过程简单，不需要苛刻的反应条件和复杂的反应设备，环境十分友好，易于实现，不仅可大规模生产，且有利于工业化应用推广。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超亲水-水下超疏油涂层的制备方法，其特征在于，包括：
将预先用与水相溶的液体润湿的基底用含有动物胶的水溶液涂覆，得到第一载体；
将第一载体用含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液涂覆，得到第二载体，将第二载体冲洗、干燥后，得到具有超亲水-水下超疏油涂层的第三载体。
2.如权利要求1所述超亲水-水下超疏油涂层的制备方法，其特征在于，还包括：
将基底从第三载体中分离，得到超亲水-水下超疏油涂层。
3.如权利要求1或2所述超亲水-水下超疏油涂层的制备方法，其特征在于，所述涂覆的方式为刷涂、喷涂或浸涂。
4.如权利要求3所述超亲水-水下超疏油涂层的制备方法，其特征在于，与水相溶的液体为无水乙醇；基底为多孔材料；所述多孔材料为棉布、海绵、不锈钢网、尼龙网、熔喷布和铜网中的任意一种；动物胶为骨胶、明胶和皮胶中的至少一种。
5.如权利要求3所述超亲水-水下超疏油涂层的制备方法，其特征在于，植物多酚为单宁酸、茶多酚、原花青素、儿茶酚、没食子酸和鞣花酸中的至少一种，含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液中的植物多酚的浓度为2-40mg/mL。
6.如权利要求4所述超亲水-水下超疏油涂层的制备方法，其特征在于，Tris-HCl缓冲溶液的浓度为0.1-0.5M，pH为8-10；含有动物胶的水溶液中动物胶的浓度为2-20mg/mL。
7.如权利要求3所述超亲水-水下超疏油涂层的制备方法，其特征在于，将预先用与水相溶的液体润湿的基底置于含有动物胶的水溶液中浸泡，得到第一载体；包括：
将预先用与水相溶的液体润湿的基底置于含有动物胶的水溶液中浸泡1-12h，得到第一载体；
将第一载体置于含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液中浸泡，得到第二载体；包括：
将第一载体置于含有植物多酚的Tris-HCl缓冲溶液中浸泡1-6h，得到第二载体；
将第二载体冲洗、干燥后，得到具有超亲水-水下超疏油涂层的第三载体；包括：
将第二载体用超纯水冲洗多次、在50℃-70℃下干燥0.5-2.5h后，得到具有超亲水-水下超疏油涂层的第三载体。
8.如权利要求4所述超亲水-水下超疏油涂层的制备方法，其特征在于，还包括：
制备含有动物胶的水溶液：将颗粒状动物胶置于水中后静置0.5-3h后，再在25-65℃水浴温度下搅拌1-3h，得到含有动物胶的水溶液。
9.如权利要求1所述超亲水-水下超疏油涂层的制备方法，其特征在于，将预先用与水相溶的液体润湿的基底用含有动物胶的水溶液涂覆，得到第一载体；之前，还包括：
将基底用无水乙醇和超纯水在超声条件下交替清洗多次，干燥备用。
10.权利要求1-9任意一项所述制备方法制备得到的超亲水-水下超疏油涂层或者具有超亲水-水下超疏油涂层的第三载体在含油废水和/或自清洁抗油污处理中的应用。
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| CN117866277A (zh) * | 2024-03-13 | 2024-04-12 | 西南石油大学 | 一种超亲水/水下超疏油纤维素基多孔材料及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111760469A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-10-13 | 华东理工大学 | 一种单宁酸与明胶亲水涂层的膜的制备方法 |
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2023
- 2023-05-17 CN CN202310561115.7A patent/CN116589923A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111760469A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-10-13 | 华东理工大学 | 一种单宁酸与明胶亲水涂层的膜的制备方法 |
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| Title |
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Cited By (1)
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| CN117866277A (zh) * | 2024-03-13 | 2024-04-12 | 西南石油大学 | 一种超亲水/水下超疏油纤维素基多孔材料及其制备方法 |
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