一种超亲水/水下超疏油纳米纤维膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种超亲水/水下超疏油纳米纤维膜及其制备方法与应用，所述纳米纤维膜用于高效油水乳液分离。研究了膜的表面形貌、纤维直径分布、润湿性及油水乳液分离性能。结果表明，导致松散和更大的多孔结构，并提高了膜的渗透性。具有超亲水/水下超疏油聚砜酰胺/聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜对于正己烷水包乳液分离效率高达99.7％，水通量是纯聚砜酰胺纳米纤维膜通量的1.5倍。此外，膜表现出优异的循环稳定性和耐溶剂性，所制备的超亲水/水下超疏油纳米纤维膜具有高渗透性、优异的截留率、耐有机溶剂性和油水分离的可重复使用性，在实际的膜分离应用中具有巨大的潜力。的膜分离应用中具有巨大的潜力。的膜分离应用中具有巨大的潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种超亲水/水下超疏油纳米纤维膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于膜分离
，具体涉及一种超亲水/水下超疏油纳米纤维膜及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]有效处理主要从石化、纺织、冶金和食品工业排放的含油废水，由于其对环境的固有危害，已成为当务之急。除了环境问题外，含油废水还需要回收大量的清洁水，这些水变得越来越稀缺，以满足需求。选择合适的方法处理这种含油废水取决于液滴的大小：游离油(≥150μm)，分散油(20
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150μm)和油乳液(≤20μm)。利用各种传统方法处理不同油滴大小的废水或油污水，主要包括浮选、离心、生物降解和电解分离等等。然而，传统方法的主要缺点是操作昂贵，工业仪器昂贵，对环境不友好，需要时间长，占用面积大和新兴的二次污染物。
[0003]静电纺丝因其制造装置简单、纺丝成本低、可纺丝材料种类繁多并形成的纤维毡重量轻、渗透性好、比表面积大、孔隙率高、内部孔隙的连通性好等优点，已成为制备纳米纤维膜的主要技术之一。但是有些纳米纤维膜过滤废水一般有存在遇见有机溶剂发生膨胀易造成膜污染严重、使用寿命短等不足等缺点。因此有必要对纳米纤维膜材料进行深入研究，以满足恶劣环境下废水的过滤需求以及对材料品质的要求。
[0004]有文献报道了静电纺丝时间对复合滤纸油水聚结分离性能的影响，该文献研究通过改变静电纺丝时间，在基材表面制备了不同结构的聚丙烯腈(PAN)微纳米纤维膜，但是该方法制备的膜只进行了参数探究性的研究，并且含油废水截留率较低，制备的PAN膜不能够耐有机溶剂(陈佳乐,王新宇,宋强,唐敏,徐桂龙,胡健.静电纺丝时间对复合滤纸油水聚结分离性能的影响[J].中国造纸,2022,41(01):22
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28.)。

技术实现思路

[0005]为了解决以上现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种超亲水/水下超疏油纳米纤维膜及其制备方法与应用，从而提高纳米纤维膜处理含油废水的效率。
[0006]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0007]本专利技术提供的一种超亲水/水下超疏油纳米纤维膜的制备方法，具体步骤如下：
[0008](1)将选用的聚合物溶解在极性非质子溶剂中搅拌或加热搅拌至完全溶解配制聚合物溶液；
[0009](2)将步骤(1)配制的聚合物溶液放入纺丝设备的喷丝管中进行静电纺丝从而获得聚合物纳米纤维膜；
[0010](3)将步骤(2)得到的聚合物纳米纤维膜经水冲洗，得到超亲水/水下超疏油纳米纤维膜用冰水保存。
[0011]进一步地，本专利技术通过优化聚合物的含量和采用静电纺丝技术调控静电纺丝参数制备超亲水/水下超疏油的疏松多孔的纳米纤维膜。
[0012]进一步地，步骤(1)中所述聚合物为聚砜酰胺、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的一种以
上。
[0013]进一步地，步骤(1)所述加热的温度为60
‑
100℃。
[0014]进一步地，步骤(1)所述加热的温度为65
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80℃
[0015]进一步地，步骤(1)所述极性非质子溶剂为N,N二甲基乙酰胺(DMAc)、N
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甲基吡咯烷酮和N，N
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二甲基甲酰胺中的一种以上。
[0016]进一步地，步骤(1)所述聚合物溶液的质量百分浓度为6wt％～12wt％。
[0017]进一步地，步骤(1)所述聚合物溶液的质量百分浓度为8wt％～12wt％。
[0018]进一步地，步骤(2)中所述喷丝管的管头内径是0.33～2mm。
[0019]进一步地，步骤(2)中所述喷丝管的管头内径是0.5～2mm。
[0020]进一步地，步骤(2)中所述纺丝设备的工作电压为15～30kV。
[0021]进一步地，步骤(2)中所述纺丝设备的工作电压为20～26kV。
[0022]进一步地，步骤(2)中所述纺丝设备以铝套为阳极，以无尘纸为阴极，两极间的距离10～30cm。
[0023]进一步地，步骤(2)中所述纺丝设备以铝套为阳极，以无尘纸为阴极，两极间的距离10～20cm。
[0024]进一步地，步骤(3)所述冲洗的时间为12h。
[0025]进一步地，步骤(3)所述水洗后的纳米纤维膜的纤维平均直径为50～350nm。
[0026]本专利技术提供所述一种超亲水/水下超疏油纳米纤维膜的制备方法制备得到的一种超亲水/水下超疏油纳米纤维膜。
[0027]本专利技术还提供所述一种超亲水/水下超疏油纳米纤维膜在油水分离中的应用，所述纳米纤维膜能有效去除废水中的油，分离效率达99.7％，且纤维膜可重复利用，也可以抗有机溶剂的腐蚀。
[0028]进一步地，含油废水的去除率和油滴大小测试方法为：利用分光光度计测量去除率，image J测量油滴大小。
[0029]本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0030](1)本专利技术制备方法具有普适性，通过以均匀的聚合物溶液在高压下制备成丝的方式获得一种超亲水/水下超疏油纳米纤维膜，制备的纳米纤维膜且无需后续的改性措施方法，操作简单易制。
[0031](2)本专利技术采用静电纺丝技术，制备的具有疏松多孔的纳米纤维膜，所述纳米纤维膜纤维长而连续、且具有多孔结构，提高了纳米纤维膜的渗透率，降低对油的接触性，最大限度提高聚砜酰胺和聚乙烯吡咯烷酮的操作性和实际应用性，因此此在含油废水处理领域具有广泛的应用前景。
附图说明
[0032]图1为实施例1中得到的具有超亲水/水下超疏油聚砜酰胺纳米纤维膜的静态水接触角时间图。
[0033]图2为实施例2中得到的具有超亲水/水下超疏油聚砜酰胺纳米纤维膜对含油废水处理的水通量曲线图。
[0034]图3为实施例3中得到的具有超亲水/水下超疏油聚砜酰胺纳米纤维膜的扫描电子
显微镜照片。
[0035]图4为实施例4中得到的具有超亲水/水下超疏油聚砜酰胺纳米纤维膜的孔径分布图。
[0036]图5为实施例5中得到的具有超亲水/水下超疏油聚砜酰胺/聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜和实施例6获得的具有超亲水/水下超疏油聚砜酰胺纳米纤维膜的水通量和截留率图。
[0037]图6为实施例7中得到的具有超亲水/水下超疏油聚砜酰胺纳米纤维膜的多次油水乳液分离图。
具体实施方式
[0038]为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容,但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例，不能理解为对专利技术保护范围的限制。
[0039]实施例1
[0040](1)将聚砜酰胺溶解在N,N二甲基乙酰胺中，于65℃下加热搅拌至完全溶解，配制质量分数为8wt％的聚砜酰胺溶液；
[0041](2)将步骤(1)配制的聚砜酰胺溶液放入纺丝设备的喷丝管中，玻璃喷丝管的管头内径是1.5mm，电纺丝设备的工作电压为20kV，以铝套为阳极，以无尘纸为阴极接收，两极间的距离10cm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超亲水/水下超疏油纳米纤维膜的制备方法，具体步骤如下：(1)将选用的聚合物溶解在极性非质子溶剂中搅拌或加热搅拌至完全溶解，配制聚合物溶液；(2)将步骤(1)配制的聚合物溶液放入纺丝设备的喷丝管中进行静电纺丝从而获得纳米纤维膜；(3)将步骤(2)得到的纳米纤维膜用水冲洗，得到超亲水/水下超疏油纳米纤维膜。2.根据权利要求1所述一种超亲水/水下超疏油纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述聚合物为聚砜酰胺、聚乙烯吡咯烷酮中的一种以上。3.根据权利要求1所述一种超亲水/水下超疏油纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述加热的温度为60
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100℃。4.根据权利要求1所述一种超亲水/水下超疏油纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述极性非质子溶剂为N,N二甲基乙酰胺、N
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甲基吡咯烷酮和N，N
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二甲基甲酰胺中的一种以上；步骤(1)所述聚合物溶液的质量百分浓度为8wt％～...

【专利技术属性】
技术研发人员：周少奇，金宇庭，郑可，黄龙威，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：