【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及油水分離，具體涉及一種janus油水分離膜及其制備方法與應用。
技術介紹
1、在當今工業高速發展和人們生活日益豐富的時代，廢油水的產生成為了一個不可忽視的問題。廢油水不僅對環境造成了嚴重的污染，還對生態系統的平衡產生了極大的威脅。廢油水中的油類物質會在水體表面形成油膜，阻止空氣中的氧氣溶解到水中，導致水生生物因缺氧而死亡。同時，廢油水中的有害物質還會滲入土壤，污染地下水，對人類的飲用水安全構成潛在威脅。此外，廢油水的排放還會影響海洋生態系統，破壞海洋生物的棲息地，對海洋生物的生存和繁衍造成嚴重影響，因此高效的油水分離技術成為了迫切的需求。傳統的油水分離方法主要有重力分離、離心分離、化學破乳等。然而，這些方法往往存在分離效率低、能耗高、操作復雜等問題。例如，重力分離法僅適用于油滴粒徑較大且油水密度差較大的情況，對于微小油滴和乳化油的分離效果不佳；離心分離法設備成本高，且對高粘度的油水處理效果有限；化學破乳法可能會引入新的化學物質，造成二次污染。
2、近年來，膜分離法以其操作簡便、分離效果優良、制作成本低廉、靈活性強以及環境可控等優勢，被認為是氣體與液體分離領域最具發展前景的技術。利用多孔基底對于水和油性液體之間的浸潤性差異，研究者開發了多種類型的多孔基底油水分離膜。常見的有聚偏氟乙烯(pvdf)膜、聚四氟乙烯(ptfe)膜、聚丙烯(pp)膜、織物膜、金屬網膜等。織物基底由于其造價低廉、可大面積制備、分離速率高等優勢得到廣泛關注。然而，當液體在膜表面積累過多而產生較大壓力時，多孔膜很容易被液壓擊穿，致使非浸
技術實現思路
1、本公開的目的在于克服現有技術的不足，提供一種janus油水分離膜及其制備方法與應用。
2、為實現上述目的，本公開采取的技術方案為：第一方面，本專利技術提供了一種janus油水分離膜的制備方法，包括以下步驟：
3、將第一織物用等離子體進行第一活化后，置于硅烷偶聯劑溶液中，在50-70℃的條件下反應，得到具有乙氧基封端的第二織物；
4、將第二織物置于端羥基聚二甲基硅氧烷溶液中，至第二織物表面完全被聚二甲基硅氧烷溶液潤濕后，取出，去除有機溶劑后，加熱固化，得到疏水改性織物；
5、將疏水改性織物的第一表面用等離子體進行第二活化，然后將親水涂層涂覆在第二活化后的第一表面上，得到janus油水分離膜；其中，所述親水涂層包括納米二氧化硅顆粒和正硅酸乙酯。
6、本公開使用等離子體對第一織物進行活化，能夠在第一織物表面形成不規則的納米級和微米級的坑洼、凸起，具有明顯的粗糙紋理和起伏，一方面，微納結構提高了第一織物表面的粗糙度，有利于后續疏水處理的進行；另一方面，由于微納結構的存在，水滴與疏水改性表面接觸時，儲存在粗糙表面凹槽中的空氣使水滴無法完全浸潤，從而提高表面的疏水性能。
7、本公開對第一活化后的第一織物進行疏水改性，在第一織物表面形成類液超滑涂層，類液超滑涂層的固-液界面處具有高度移動的聚合物鏈，從而提供了優異的動態液體排斥性；光滑的類液超滑涂層可以減少液體在janus油水分離膜表面的流動阻力，使水能夠更快速地通過janus油水分離膜，從而增加了janus油水分離膜的分離通量；同時類液超滑涂層的類液性質使得油和水在janus油水分離膜表面的界面張力降低，油水之間的分離更加容易。
8、本公開對疏水改性后所得疏水改性織物的其中一個表面進行活化處理并接枝親水納米顆粒，從而獲得具有不對稱潤濕性的janus油水分離膜，所得janus油水分離膜能夠實現優異的單向液體傳輸，對油水混合物具有很好的分離效果，分離速率達到46000l/m2*h且分離效率可以達到99％以上；janus油水分離膜表面上親水納米顆粒層可以阻礙高液壓下油性液體在janus油水分離膜微孔中的滲透，提高janus油水分離膜的耐液壓性。
9、正硅酸乙酯水解產生的硅醇基團以及最終形成的硅氧網絡結構中存在大量的硅羥基，這些硅羥基可以與等離子處理后表面產生的羥基等活性官能團發生縮合反應，形成共價鍵。這種共價鍵的形成極大地增強了納米顆粒與等離子處理表面之間的化學結合力，使納米顆粒能夠牢固地附著在表面上，不易脫落，從而實現穩定的親水改性效果。
10、在一些實施方式中，親水溶液中，所述納米二氧化硅顆粒的質量濃度為1-3g/ml，所述正硅酸乙酯的質量濃度為3-5g/ml。
11、如在不同的實施方式中，所述納米二氧化硅顆粒的質量濃度可以為但不局限于1g/ml、1.2g/ml、1.5g/ml、1.7g/ml、2g/ml、2.3g/ml、2.5g/ml、2.8g/ml、3g/ml；
12、如在不同的實施方式中，所述正硅酸乙酯的質量濃度可以為但不局限于3g/ml、3.2g/ml、3.5g/ml、3.7g/ml、4g/ml、4.3g/ml、4.5g/ml、4.8g/ml、5g/ml。
13、具體地，所述親水溶液的制備方法為：將納米二氧化硅顆粒和正硅酸乙酯加入到乙醇中，攪拌均勻，得到所述親水溶液。
14、本專利技術中，納米二氧化硅顆粒和正硅酸乙酯的含量對janus油水分離膜的油水分離效率和耐液壓性有較大的影響，若是納米二氧化硅顆粒和/或正硅酸乙酯的含量過少，會導油水分離效率降低，因納米二氧化硅不足無法形成有效分離結構、正硅酸乙酯不足使膜親水性不均，且耐液壓性下降，納米二氧化硅少無法增強膜結構、正硅酸乙酯少使網絡支撐力弱；若是納米二氧化硅顆粒和正硅酸乙酯的含量過高，會導致水分離效率降低，納米二氧化硅團聚堵塞通道、正硅酸乙酯過多使親疏水性失衡，且耐液壓性下降，納米二氧化硅團聚成應力點、正硅酸乙酯使結構過密易破損。
15、在一些實施方式中，納米二氧化硅顆粒的平均粒徑為20-50nm，例如可以是但不局限于20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm。
16、具體地，端羥基聚二甲基硅氧烷溶液的制備方法為：將端羥基聚二甲基硅氧烷(ho-pdms)加入有機溶劑中，攪拌均勻，得到端羥基聚二甲基硅氧烷溶液；其中有機溶劑為正己烷、正庚烷、甲苯、石油醚中的至少一種。
17、在一些實施方式中，端羥基聚二甲基硅氧本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種Janus油水分離膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的Janus油水分離膜的制備方法，其特征在于，親水溶液中，所述納米二氧化硅顆粒的質量濃度為1-3g/mL，所述正硅酸乙酯的質量濃度為3-5g/mL。
3.如權利要求1所述的Janus油水分離膜的制備方法，其特征在于，所述納米二氧化硅顆粒的平均粒徑為20-50nm。
4.如權利要求1所述的Janus油水分離膜的制備方法，其特征在于，端羥基聚二甲基硅氧烷溶液中，所述端羥基聚二甲基硅氧烷的質量濃度為1-10g/mL。
5.如權利要求1所述的Janus油水分離膜的制備方法，其特征在于，所述加熱固化的溫度為70-100℃，時間為1-3h。
6.如權利要求1所述的Janus油水分離膜的制備方法，其特征在于，所述硅烷偶聯劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷和/或乙烯基三甲氧基硅烷。
7.如權利要求1所述的Janus油水分離膜的制備方法，其特征在于，所述第一活化和第二活化的活化參數各自獨立的為：等離子電壓為500-900V，氣體流量為1-10scc
8.如權利要求1所述的Janus油水分離膜的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑為正己烷、正庚烷、甲苯、石油醚中的至少一種。
9.一種Janus油水分離膜，其特征在于，所述Janus油水分離膜由如權利要求1-8任一項所述的Janus油水分離膜的制備方法制備得到。
10.如權利要求9所述的Janus油水分離膜在油品回收中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種janus油水分離膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的janus油水分離膜的制備方法，其特征在于，親水溶液中，所述納米二氧化硅顆粒的質量濃度為1-3g/ml，所述正硅酸乙酯的質量濃度為3-5g/ml。
3.如權利要求1所述的janus油水分離膜的制備方法，其特征在于，所述納米二氧化硅顆粒的平均粒徑為20-50nm。
4.如權利要求1所述的janus油水分離膜的制備方法，其特征在于，端羥基聚二甲基硅氧烷溶液中，所述端羥基聚二甲基硅氧烷的質量濃度為1-10g/ml。
5.如權利要求1所述的janus油水分離膜的制備方法，其特征在于，所述加熱固化的溫度為70-100℃，時間為1-3h。
6.如權利要...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳欣，陳韶輝，賈軒濤，鄧華，漆羕，陳志鵬，吳承福，張翾喆，周國偉，沈正元，吳繼敏，王倩，李嘉偉，劉香江，朱昊，黃文杰，
申請(專利權)人：國網浙江省電力有限公司超高壓分公司，
類型：發明
國別省市：
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