一種Janus二氧化硅復合纖維膜及其制備方法與應用技術

本發明專利技術屬于纖維膜制備技術領域，本發明專利技術公開了一種Janus二氧化硅復合纖維膜及其制備方法與應用。本發明專利技術所述Janus二氧化硅復合纖維膜將硅酸四乙酯和溶劑混合液紡絲作為親水層，之后再結合硅酸四乙酯、硅烷類化合物和溶劑混合紡絲所得的疏水層，組成Janus二氧化硅復合纖維膜。本發明專利技術所得Janus二氧化硅復合纖維膜可以處理多種油水混合物，且對多種油水混合物的分離效果達到98％以上。本發明專利技術還提供了所述Janus二氧化硅復合纖維膜的制備方法，制備工藝簡單，反應條件溫和，無需大型設備，節約了成本，為發展可分離多類油水混合物的纖維膜奠定了基礎。了基礎。了基礎。

【技術實現步驟摘要】
一種Janus二氧化硅復合纖維膜及其制備方法與應用


[0001]本專利技術涉及纖維膜制備
，尤其涉及一種Janus二氧化硅復合纖維膜及其制備方法與應用。

技術介紹

[0002]隨著經濟社會的發展，人類對于能源的需求日益增加，石油資源的開采日益增多，在石油的開采、儲存和運輸過程中由于自然或人為原因導致的油污染事故頻繁發生，導致了大量的水被污染。油水分離是解決溢油事故、工業含油污水和環境保護的重要方法。它不僅具有科學研究價值，并且具有實際應用價值。因此，開發高效環保處理含油污水的功能材料勢在必行。
[0003]對于含油污水的處理，傳統的分離技術有焚燒法，重力法，吸附法，氣浮法等，但是這些分離技術存在分離效率低、操作復雜、能耗高和容易造成二次污染等缺點。膜分離技術具有分離效率高、操作簡單和不會造成二次污染等熱點，受到廣泛關注。現有的油水分離膜具有單一的潤濕性，只能分離一類的油水混合物。對于實際的操作過程中，對于不同種類的油水混合物(輕油或重油)，單一潤濕性的分離膜就不能滿足實際的需要。因此，開發一種可分離多類油水混合物的纖維膜成為本領域亟需。

技術實現思路

[0004]有鑒于此，本專利技術提供了一種Janus二氧化硅復合纖維膜及其制備方法與應用，以解決現有的油水分離膜具有單一的潤濕性，只能分離一類的油水混合物，限制了纖維膜在含油污水處理中應用的問題。
[0005]為了達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
[0006]本專利技術提供一種Janus二氧化硅復合纖維膜的制備方法，包括如下步驟：
[0007]將硅酸四乙酯和溶劑混合，加熱蒸發得到第一紡絲溶液；
[0008]將硅酸四乙酯、硅烷類化合物和溶劑混合，加熱蒸發得到第二紡絲溶液；
[0009]將第一紡絲溶液和第二紡絲溶液順次進行靜電紡絲，得到Janus二氧化硅復合纖維膜。
[0010]作為優選，所述硅烷類化合物為甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H
?
全氟辛基三乙氧基硅烷、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、甲氧基三甲基硅烷、乙氧基三甲基硅烷和乙基三乙氧基硅烷中的一種或多種。
[0011]作為優選，所述溶劑獨立的為乙醇和鹽酸的混合液，鹽酸的濃度獨立的為0.1～0.5％，乙醇和鹽酸的質量比獨立的為2～2.8：1。
[0012]作為優選，制備所述第一紡絲溶液的步驟中，硅酸四乙酯與溶劑的質量比為1：0.6～1。
[0013]作為優選，制備所述第二紡絲溶液的步驟中，硅酸四乙酯與硅烷類化合物的質量比為1：0.1～0.3，硅酸四乙酯和硅烷類化合物的混合物與溶劑的質量比為1：0.6～1。
[0014]作為優選，所述加熱蒸發獨立的在攪拌的條件下進行，加熱蒸發的溫度獨立的為80～85℃，加熱蒸發的時間獨立的為30～600min，加熱蒸發的攪拌速率獨立的為300～750r/min。
[0015]作為優選，所述靜電紡絲的具體步驟為：先將第一紡絲溶液進行靜電紡絲，得親水層，后將第二紡絲溶液通過靜電紡絲噴絲于親水層上形成疏水層，得到Janus二氧化硅復合纖維膜；
[0016]親水層的厚度為50～200μm，疏水層的厚度為25～100μm。
[0017]作為優選，所述靜電紡絲的電壓獨立的為15～30kV，靜電紡絲的噴絲孔平移速度獨立的為150～300mm/min，靜電紡絲的平移行程獨立的為400～580mm，靜電紡絲的噴絲孔與收集滾筒的垂直距離獨立的為10～30cm，收集滾筒的轉速獨立的為50～200r/min。
[0018]本專利技術還提供了所述Janus二氧化硅復合纖維膜的制備方法制備得到的Janus二氧化硅復合纖維膜。
[0019]本專利技術還提供了所述Janus二氧化硅復合纖維膜在處理含油污水中的應用，所述含油污水為輕油和水的混合物或重油和水的混合物；輕油為汽油、煤油、柴油、機油、正己烷、環己烷、石油醚、甲苯、二甲苯、異辛烷、正癸烷和液體石蠟中的一種或多種；重油為一氯甲烷、1,2二氯乙烷、溴苯、四氯化碳和氯仿中的一種或多種。
[0020]經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本專利技術有益效果如下：
[0021]本專利技術所得Janus二氧化硅復合纖維膜可以處理多種油水混合物，且對多種油水混合物的分離效果達到98％以上，大范圍的提高了Janus二氧化硅復合纖維膜的應用范圍，且具有優異的油水分離效果；
[0022]本專利技術所述Janus二氧化硅復合纖維膜的制備工藝簡單，反應條件溫和，無需大型設備，節約了成本，為含油污水所用分離膜的制備提供了新的思路。
附圖說明
[0023]為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本專利技術實施例1所得Janus二氧化硅復合纖維膜的掃描電子顯微鏡圖，其中，a為親水層的掃描電子顯微鏡圖，b為疏水層的掃描電子顯微鏡圖；
[0025]圖2為本專利技術實施例1所得Janus二氧化硅復合纖維膜的照片圖；
[0026]圖3為本專利技術實施例1所得Janus二氧化硅復合纖維膜分離石油醚和水混合物的效果圖，其中，a為經油紅O染色的初始石油醚和水的混合物的狀態圖；b為經過30s后石油醚和水分離的狀態圖，上方燒瓶中為石油醚，下方錐形瓶中為水；
[0027]圖4為本專利技術實施例1所得Janus二氧化硅復合纖維膜分離四氯化碳和水混合物的效果圖，其中，a為經硫酸銅染色的初始四氯化碳和水的混合物的狀態圖；b為經過20s后四氯化碳和水分離的狀態圖，上方燒瓶中為水，下方錐形瓶中為四氯化碳。
具體實施方式
[0028]本專利技術提供一種Janus二氧化硅復合纖維膜的制備方法，包括如下步驟：
[0029]將硅酸四乙酯和溶劑混合，加熱蒸發得到第一紡絲溶液；
[0030]將硅酸四乙酯、硅烷類化合物和溶劑混合，加熱蒸發得到第二紡絲溶液；
[0031]將第一紡絲溶液和第二紡絲溶液順次進行靜電紡絲，得到Janus二氧化硅復合纖維膜。
[0032]在本專利技術中，所述硅烷類化合物優選為甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H
?
全氟辛基三乙氧基硅烷、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、甲氧基三甲基硅烷、乙氧基三甲基硅烷和乙基三乙氧基硅烷中的一種或多種，進一步優選為甲基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H
?
全氟辛基三乙氧基硅烷、二甲氧基甲基乙烯基硅烷和乙氧基三甲基硅烷中的一種或多種。
[0033]在本專利技術中，所述溶劑獨立的為乙醇和鹽酸的混合液，鹽酸的濃度獨立的優選為0.1～0.5％，進一步優選為0.2～0.4％；乙醇和鹽酸的質量比獨立的優選為2～2.8：1，進一步優選為2.5～2.7：1。
[0034]在本專利技術中本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種Janus二氧化硅復合纖維膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：將硅酸四乙酯和溶劑混合，加熱蒸發得到第一紡絲溶液；將硅酸四乙酯、硅烷類化合物和溶劑混合，加熱蒸發得到第二紡絲溶液；將第一紡絲溶液和第二紡絲溶液順次進行靜電紡絲，得到Janus二氧化硅復合纖維膜。2.根據權利要求1所述Janus二氧化硅復合纖維膜的制備方法，其特征在于，所述硅烷類化合物為甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H
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全氟辛基三乙氧基硅烷、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、甲氧基三甲基硅烷、乙氧基三甲基硅烷和乙基三乙氧基硅烷中的一種或多種。3.根據權利要求2所述Janus二氧化硅復合纖維膜的制備方法，其特征在于，所述溶劑獨立的為乙醇和鹽酸的混合液，鹽酸的濃度獨立的為0.1～0.5％，乙醇和鹽酸的質量比獨立的為2～2.8：1。4.根據權利要求1或3所述Janus二氧化硅復合纖維膜的制備方法，其特征在于，制備所述第一紡絲溶液的步驟中，硅酸四乙酯與溶劑的質量比為1：0.6～1。5.根據權利要求1或2所述Janus二氧化硅復合纖維膜的制備方法，其特征在于，制備所述第二紡絲溶液的步驟中，硅酸四乙酯與硅烷類化合物的質量比為1：0.1～0.3，硅酸四乙酯和硅烷類化合物的混合物與溶劑的質量比為1：0.6～1。6.根據權利要求1～3任一項所述Janus二氧化硅復合纖維膜的制備方法，其特征在于，所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孟海濤，陳利威，李守柱，潘學聰，馬曉梅，張加潤，聶勝杰，王躍，
申請(專利權)人：新疆理工學院，
類型：發明
國別省市：