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1、10申请公布号CN104117287A43申请公布日20141029CN104117287A21申请号201410315799322申请日20140703B01D69/02200601B01D17/02220060171申请人清华大学地址100084北京市海淀区北京市100084信箱82分箱清华大学专利办公室72发明人冯琳刘娜曹莹泽危岩74专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限公司11245代理人关畅54发明名称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57摘要本发明公开了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。该方法包括如下步骤1将碱性介质和氧化剂溶于水中并搅拌均匀得到混合。
2、溶液；2将铜网浸渍于所述混合溶液中；3取出铜网，洗净后将所述铜网浸渍于硬脂酸的乙醇溶液中，在铜网表面形成硬脂酸单分子层，即得到所述具有超疏水性质的响应性油水分离网膜。本发明提供的具有超疏水性质的响应性油水分离网膜，适用于污水处理领域；同时基于该网膜具有溶剂响应的性质，可实现原位可控分离，从而简化分离过程，降低成本。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页10申请公布号CN104117287ACN104117287A1/1页21一种具有超疏水性质的响应性油水分离网膜的制备方法，包括如下步骤1将碱性介质和氧化剂溶。
3、于水中并搅拌均匀得到混合溶液；2将铜网浸渍于所述混合溶液中；3取出铜网，洗净后将所述铜网浸渍于硬脂酸的乙醇溶液中，在铜网表面形成硬脂酸单分子层，即得到所述具有超疏水性质的响应性油水分离网膜。2根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1中，所述碱性介质为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡或氨水；所述氧化剂为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵；步骤1中，所述混合溶液中，所述碱性介质的摩尔浓度为0550MOL/L，所述氧化剂的摩尔浓度为001020MOL/L。3根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤2中，所述的铜网为紫铜网、黄铜网或磷铜网；所述铜网的目数为100400目；所述浸渍的时间为5200MIN。4。
4、根据权利要求13中任一项所述的方法，其特征在于在所述步骤2中浸渍步骤之前，所述方法还包括对铜网进行清洗的步骤。5根据权利要求14中任一项所述的方法，其特征在于步骤3中所述硬脂酸的乙醇溶液的摩尔浓度为00110MOL/L；所述浸渍的时间为2100MIN。6权利要求15中任一项所述方法制备得到的具有超疏水性质的响应性油水分离网膜。7根据权利要求6所述的油水分离网膜，其特征在于所述油水分离网膜的网孔孔径为20170微米，所述油水分离网膜表面的硬脂酸单分子层的厚度为110NM。8权利要求6或7所述的油水分离网膜在油水分离中的应用。9一种使权利要求6或7所述的油水分离网膜原位实现从超疏水到超亲水性质转变。
5、的方法，其特征在于所述方法是将所述的油水分离网膜用溶剂进行调控；所述溶剂为四氢呋喃；所述调控的方法是将具有超疏水性质的油水分离网膜与所述溶剂充分接触。10根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述调控的方法是将具有超疏水性质的油水分离网膜浸渍于四氢呋喃中；或将具有超疏水性质的油水分离网膜与加入四氢呋喃的待分离的油水混合物接触，所述四氢呋喃的加入量为所述油水混合物中水的体积的125。权利要求书CN104117287A1/4页3一种具有超疏水性质的响应性油水分离网膜及其制备方法技术领域0001本发明属于固体材料表面改性领域，具体涉及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。背景技术0002。
6、随着石油和化学物质泄漏等水污染事故的频繁发生，油水分离已成为近年来全球面临的重大挑战性课题。现有的油水分离技术多数采用具有特殊浸润性质的油水分离网膜进行分离，其往往只能实现油相或水相一方的分离，被阻隔的另一方需采用其他方法进行收集，此过程繁琐且耗费成本。因此，考虑到经济和环境的需求，需要发明一种响应性油水分离网膜，通过简单地改变溶剂等条件，可以实现油相和水相的分步可控分离，在简化步骤和降低成本的同时，满足很好的分离效果。0003公开号为CN1387932A、CN1721030A、CN101518695A、CN101708384A和CN102029079B的中国专利申请中均公开了具有超疏水和超亲。
7、油功能或具有水下超疏油性质的油水分离网膜。上述几种技术，有的制备工艺复杂，有的在使用过程中易失去其功能，不宜重复使用。发明内容0004本发明的目的是提供一种具有超疏水性质的油水分离网膜及其制备方法，同时该油水分离网膜在溶剂调控下可以快速实现从超疏水到超亲水性质的转变，从而达到原位可控的油水分离效果。0005本发明所提供的一种具有超疏水性质的响应性油水分离网膜的制备方法，包括如下步骤00061将碱性介质和氧化剂溶于水中并搅拌均匀得到混合溶液；00072将铜网浸渍于所述混合溶液中；00083取出铜网，洗净后将所述铜网浸渍于硬脂酸的乙醇溶液中，在铜网表面形成硬脂酸单分子层，即得到所述具有超疏水性质的。
8、响应性油水分离网膜。0009上述制备方法中，所述碱性介质可为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡或氨水；所述氧化剂可为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵。0010上述制备方法中，所述混合溶液中，所述碱性介质的摩尔浓度可为0550MOL/L，优选为1030MOL/L，具体可为10MOL/L、20MOL/L或30MOL/L，所述氧化剂的摩尔浓度可为001020MOL/L，优选为005015MOL/L，具体可为005MOL/L、010MOL/L或015MOL/L。0011上述制备方法中，在所述步骤2之前，所述方法还包括对铜网进行清洗的步骤，具体可用乙醇和丙酮的混合溶液体积比为11对所述铜网进行清洗如超声清洗。00。
9、12上述制备方法中，所述的铜网可为紫铜网、黄铜网或磷铜网，所述铜网的目数可为100400目，优选为200目400目，具体可为200目、300目或400目。说明书CN104117287A2/4页40013上述制备方法，步骤2中所述浸渍的时间可为5200MIN，优选为1060MIN，具体可为10MIN、30MIN或60MIN。0014上述制备方法，步骤2将铜网浸渍于混合溶液的过程中，混合溶液起到粗糙化铜网的作用，在浸渍的过程中铜网表面发生化学反应，形成表面均匀分布的CUOH2纳米针。0015上述的制备方法中，所述硬脂酸的乙醇溶液的摩尔浓度可为00110MOL/L，优选为005050MOL/L，具体。
10、可为005MOL/L、020MOL/L或050MOL/L。0016上述的制备方法中，步骤3中所述浸渍的时间可为2100MIN，优选为560MIN，具体可为5MIN、30MIN或60MIN。0017上述方法制备得到的油水分离网膜也属于本发明的保护范围，其网孔孔径为20170微米，具体可为32微米、44微米或70微米，所述油水分离网膜表面的硬脂酸单分子层的厚度为110NM。0018本发明的再一个目的是提供一种使上述具有超疏水性质的油水分离网膜原位实现从超疏水到超亲水性质转变的方法。0019所述方法是将上述具有超疏水性质的油水分离网膜用溶剂进行调控；所述溶剂为四氢呋喃，所述四氢呋喃的加入量可为油水混。
11、合物中水体积的125，具体可为20。0020所述调控的方法是将具有超疏水性质的油水分离网膜与所述溶剂充分接触。0021如可将具有超疏水性质的油水分离网膜浸渍于所述溶剂中。0022本发明将具有超疏水性质的油水分离网膜浸渍于四氢呋喃中，是基于硬脂酸在四氢呋喃中具有很高的溶解性，使得硬脂酸单分子层可快速地从铜网表面解吸附。将本发明制备的具有超疏水性质的油水分离网膜在四氢呋喃中浸渍5MIN即可实现浸润性质的改变。0023本发明提供的油水分离网膜具有空气中超疏水的性质，即水滴在本发明的油水分离网膜表面不浸润且不能通过，而所述的油水分离网膜表面的硬脂酸单分子层具有超亲油的性质，又基于该网膜上存在的微米尺度。
12、网孔，则可以实现油滴快速通过所述的油水分离网膜，达到快速分离油水的效果。0024本发明提供的油水分离网膜具有溶剂响应的性质，所述溶剂响应性是指具有超疏水性质的油水分离网膜可以允许油通过同时将水阻隔在网膜上方，当向水中注入少量的四氢呋喃后，被阻隔在所述网膜上的水也可以浸润并通过该网膜；而溶剂响应后的网膜则可以允许水快速通过同时将油阻隔在网膜上方。0025本发明提供的具有超疏水性质的响应性油水分离网膜，适用于含油污水处理、化学分离和环境保护等领域；同时基于该网膜具有溶剂响应的性质，可实现原位可控分离，从而简化分离过程，降低成本。0026本发明的制备方法中所用原料易得，成本低廉，可重复使用，具有良好。
13、的稳定性，可用于大范围制备。附图说明0027图1为本发明实施例1制备的油水分离网膜的表面形貌扫描电镜照片。0028图2为本发明实施例1制备的油水分离网膜在空气中与水滴2微升的接触角说明书CN104117287A3/4页5照片。0029图3为本发明实施例1制备的油水分离网膜在四氢呋喃中浸渍5MIN后，在水下与柴油2微升的接触角照片。0030图4为本发明实施例13制备的油水分离网膜用于油水分离的实验装置和溶剂响应实验。具体实施方式0031下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。0032下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途。
14、径获得。0033实施例1、制备具有超疏水性质的响应性油水分离网膜00341将400目的黄铜网浸入体积比为11的乙醇和丙酮混合溶液中超声清洗15分钟，室温晾干；00352室温下，在250ML的烧杯中加入100ML水、40G氢氧化钠和135G过硫酸钾，搅拌均匀得到混合溶液；该混合溶液中，氢氧化钠的摩尔浓度为10MOL/L，过硫酸钾的摩尔浓度为005MOL/L；00363将步骤1得到的黄铜网在步骤2得到的混合溶液中浸泡60MIN；00374取出步骤3中浸渍的黄铜网后用水洗净晾干，置于050MOL/L的硬脂酸乙醇溶液中浸泡5MIN，得到具有超疏水性质的响应性油水分离网膜，该网膜网丝上均匀分布纳米尺度的。
15、针状结构如图1所示，表面形成一层110纳米厚度的硬脂酸单分子层，其网孔平均孔径为32微米。0038在空气中测量本实施例得到的油水分离网膜与2微升水滴的接触角大于150如图2所示；将本实施例得到的油水分离网膜在四氢呋喃中浸渍5MIN，在水下测量该油水分离网膜与2微升柴油的接触角大于150如图3所示。0039利用图4所示的实验装置对本实施例得到的油水分离网膜进行油水分离实验。将该油水分离网膜固定在两个夹具中间，两端各连接玻璃管，将柴油与水的混合物体积比11，磁力搅拌20分钟，油滴粒径3040微米经上方玻璃管倒入该分离装置中，柴油穿过油水分离网膜并从下方玻璃管流下，同时水被油水分离网膜阻挡在上方；原。
16、位向水中注入少量四氢呋喃为水的体积的20，水浸润并通过该网膜；重复进行上述混合物的分离，水穿过油水分离网膜的同时柴油被阻挡在上方，实现原位可控油水分离的目的。0040实施例2、制备具有超疏水性质的响应性油水分离网膜00411将200目的磷铜网浸入体积比为11的乙醇和丙酮混合溶液中超声清洗15分钟，室温晾干；00422室温下，在250ML的烧杯中加入100ML水、112G氢氧化钾和270G过硫酸钾，搅拌均匀得到混合溶液；该混合溶液中，氢氧化钾的摩尔浓度为20MOL/L，过硫酸钾的摩尔浓度为010MOL/L；00433将步骤1得到的磷铜网浸入步骤2得到的混合溶液中30MIN；00444取出步骤3中。
17、浸渍的磷铜网后用水洗净晾干，置于020MOL/L的硬脂酸乙醇溶液中浸泡30MIN，得到具有超疏水性质的响应性油水分离网膜，该网膜网丝上均匀分布纳说明书CN104117287A4/4页6米尺度的针状结构，表面形成一层110纳米厚度的硬脂酸单分子层，其网孔平均孔径为70微米。0045在空气中测量本实施例得到的油水分离网膜与2微升水滴的接触角大于150；将本实施例得到的油水分离网膜在四氢呋喃中浸渍5MIN，在水下测量该油水分离网膜与2微升正己烷的接触角大于150。0046利用图4所示的实验装置对本实施例得到的油水分离网膜进行油水分离实验。将该油水分离网膜固定在两个夹具中间，两端各连接玻璃管，将正己烷。
18、与水的混合物体积比11，磁力搅拌20分钟，油滴粒径2035微米经上方玻璃管倒入该分离装置中，正己烷穿过油水分离网膜并从下方玻璃管流下，同时水被油水分离网膜阻挡在上方；原位向水中注入少量四氢呋喃为水的体积的20，水浸润并通过该网膜；重复进行上述混合物的分离，水穿过油水分离网膜的同时正己烷被阻挡在上方，实现原位可控油水分离的目的。0047实施例3、制备具有超疏水性质的响应性油水分离网膜00481将300目的紫铜网浸入体积比为11的乙醇和丙酮混合溶液中超声清洗15分钟，室温晾干；00492室温下，在250ML的烧杯中加入100ML水、120G氢氧化钠和342G过硫酸铵，搅拌均匀得到混合溶液；该混合溶。
19、液中，氢氧化钠的摩尔浓度为30MOL/L，过硫酸铵的摩尔浓度为015MOL/L；00503将步骤1得到的紫铜网浸入步骤2得到的混合溶液中10MIN；00514取出步骤3中浸渍的紫铜网后用水洗净晾干，置于005MOL/L的硬脂酸乙醇溶液中浸泡60MIN，得到具有超疏水性质的响应性油水分离网膜，该网膜网丝上均匀分布纳米尺度的针状结构，表面形成一层110纳米纳米厚度的硬脂酸单分子层，其网孔平均孔径为44微米。0052在空气中测量本实施例得到的油水分离网膜与2微升水滴的接触角大于150；将本实施例得到的油水分离网膜在四氢呋喃中浸渍5MIN，在水下测量该油水分离网膜与2微升汽油的接触角大于150。005。
20、3利用图4所示的实验装置对本实施例得到的油水分离网膜进行油水分离实验。将该油水分离网膜固定在两个夹具中间，两端各连接玻璃管，将汽油与水的混合物体积比11，磁力搅拌20分钟，油滴粒径2535微米经上方玻璃管倒入该分离装置中，汽油穿过油水分离网膜并从下方玻璃管流下，同时水被油水分离网膜阻挡在上方；原位向水中注入少量四氢呋喃为水的体积的20，水浸润并通过该网膜；重复进行上述混合物的分离，水穿过油水分离网膜的同时汽油被阻挡在上方，实现原位可控油水分离的目的。说明书CN104117287A1/3页7图1图2说明书附图CN104117287A2/3页8图3说明书附图CN104117287A3/3页9图4说明书附图CN104117287A。