用于油水分离的改性聚丙烯纤维复合聚结填料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于油水分离的改性聚丙烯纤维复合聚结填料及其制备方法。包括：对聚丙烯纤维原料进行预清洗和硫酸溶液处理，再进行高锰酸钾溶液处理，得到羟基化聚丙烯纤维；以十八烷基硅三醇为改性剂对羟基化聚丙烯纤维进行表面改性，得到超疏水性聚丙烯纤维；在超疏水不锈钢金属纤维上缠绕超疏水性聚丙烯纤维，得到复合聚结材料纤维束；再将复合聚结材料纤维束以X型交错编织成复合聚结材料纤维网；最后将纤维网以倾斜并联方式组合成用于油水混合液分离的改性聚丙烯复合聚结填料。本发明专利技术以特定编织方式制备的、性能优异可靠的改性聚丙烯复合聚结填料，可用于油水混合液的高效分离。效分离。效分离。

【技术实现步骤摘要】
用于油水分离的改性聚丙烯纤维复合聚结填料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水处理
，具体涉及一种用于油水分离的超疏水性聚丙烯纤维复合聚结填料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着石油行业的迅猛发展，石油开采、炼制、加工过程中引起的含油废水排放及海上石油污染等问题广泛引起了人们的关注，传统含油废水的处理方法(如就地焚烧、离心分离、吸附剂分离等)存在操作复杂、分离效率低、除油成本高、易造成二次污染等缺点。因此研发一种操作简单、分离效率高、造价低廉的含油废水处理方法已成为石油行业发展的迫切需求，聚结分离是一种利用油、水两相的极性不同导致其对聚结材料的亲和力不同，以实现乳化油破乳、长大，并在最终通过重力沉降实现的油水分离的物理方法。然而乳化油的粒径较小，表面覆盖一层带负电核的双电层，体系非常稳定，加大了含有废水的处理难度。
[0003]聚丙烯具有极高的耐化学腐蚀性能，其本身也具有一定的亲油疏水特性，但是较低的机械性能，导致其不能单独作为聚结纤维材料使用。通过结合金属纤维作为承载骨架，多种纤维混编方式所获得复合纤维聚结材料，具有良好的机械强度、稳定的亲油疏水特性，可作为功能性填料实现油水混合液的分离，具有极大地应用潜力。
[0004]二氧化硅常温下是一种透明状的固体颗粒，具有化学性质稳定、硬度高、耐磨性好、疏水性强等优点。而纳米二氧化硅粒子更是超疏水改性的绝佳改性剂，采用喷枪均匀将纳米二氧化硅粒子涂覆于金属表面，可实现金属的超疏水改性，同时增强了材料的耐磨性。该方法具有工艺流程简单，可操作性强，对设备和环境的要求低等优点。
[0005]中国专利技术专利(CN110935415A)公开了一种油水混合液分离的改性聚四氟乙烯复合聚结材料，结合硫酸溶液浸泡、羟基化修饰、硅烷化改性和氨基化封端反应，配合引发剂、偶联剂和封端剂，对聚四氟乙烯纤维进行强化疏水改性处理，再采用齿形编织方式，十字形交织网状结构可实现对微油滴的单向诱导聚结分离。但该种专利技术专利并未提及材料的耐磨性，特别是在含微纳级别细颗粒污染物的废水除油工作中，仍需配合其他前处理装备进行微纳级别细颗粒污染物的预分离，以避免改性层磨损脱落，增加了投入成本。
[0006]现有的聚结材料界面的润湿特性不明显，疏水性较弱，在粘性和浓度差异较大的条件下，很难实现油水两相的高效分离。而在油水分离的处理过程中，固体颗粒存在所导致超疏水性能的破坏也是目前聚结技术所面临的巨大挑战。
[0007]因此，开发一项制作成本低、耐磨性好的超疏水性聚结材料是当下聚结分离技术发展和石油废水处理的而迫切需要。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种用于油水分离的改性聚丙烯纤维复合聚结填料及其制备方法。本专利技术以特定编织方式制备的、性能优异可靠的改性聚丙烯复合聚结填料，可用
于油水混合液的高效分离。
[0009]本专利技术的技术方案具体如下：
[0010]本专利技术提供了一种用于油水分离的改性聚丙烯纤维复合聚结填料的制备方法，包括：
[0011](1)对聚丙烯纤维原料进行预清洗和硫酸溶液处理，得到微孔聚丙烯纤维；
[0012](2)对微孔聚丙烯纤维进行稀硫酸条件下的高锰酸钾溶液处理，得到羟基化聚丙烯纤维；
[0013](3)将十八烷基三氯硅烷在乙醇为溶剂、水和氨水作为催化剂的条件下进行水解，制备十八烷基硅三醇，以其为改性剂对羟基化聚丙烯纤维进行表面改性，得到超疏水性聚丙烯纤维；
[0014](4)将不锈钢金属纤维进行预清洗后，再以无机磷酸铝为粘合剂，使用喷枪将硫酸铝
‑
二氧化硅悬浊液均匀喷涂不锈钢金属纤维的表面，得到超疏水性不锈钢金属纤维；
[0015](5)以交错齿形编织的方式，在步骤(4)制备的超疏水不锈钢金属纤维上缠绕步骤(3)所得的超疏水性聚丙烯纤维，得到复合聚结材料纤维束；
[0016](6)将步骤(5)所得复合聚结材料纤维束以X型交错编织成复合聚结材料纤维网；
[0017](7)将至少2块以上步骤(6)所得复合聚结材料纤维网以倾斜并联方式组合成用于油水混合液分离的改性聚丙烯复合聚结填料。
[0018]进一步的，所述步骤(1)中的聚丙烯纤维原料，纤维直径为20
‑
60μm。
[0019]进一步的，所述步骤(1)中的聚丙烯纤维原料进行预清洗的处理过程为：将聚丙烯纤维原料依次经过50
‑
80vol％乙醇溶液和20
‑
50vol％丙酮溶液浸泡处理3
‑
5小时，再将其转移至超声清洗机中进行超声清洗1
‑
2小时，取出备用。
[0020]进一步的，所述步骤(1)中的硫酸溶液处理为：将预清洗后的聚丙烯纤维转移至20
‑
40wt％硫酸溶液中浸泡1
‑
2小时，随后将其取出，利用过量去离子水冲洗2
‑
3次，并在真空恒温干燥箱中烘干，烘干温度为60
‑
70℃，烘干时间为5
‑
6小时，得到微孔聚丙烯纤维。
[0021]进一步的，所述步骤(2)中的稀硫酸条件下的高锰酸钾溶液处理为：将微孔聚丙烯纤维置于5
‑
30wt％稀硫酸条件下的高锰酸钾溶中，在30
‑
40℃条件下充分搅拌2
‑
3小时，随后采用过量去离子水进行冲洗1
‑
2次，并在真空恒温干燥箱中进行烘干处理，烘干温度控制在50
‑
60℃，时间为5
‑
8小时，得到羟基化聚丙烯纤维；其中，每50g微孔聚丙烯纤维需要300mL的所述稀硫酸条件下的高锰酸钾溶液进行浸泡处理。
[0022]进一步的，所述5
‑
30wt％稀硫酸条件下的高锰酸钾溶液是将浓度为0.1
‑
0.15M稀硫酸溶液与高锰酸钾溶液按体积比1：1混合配制所得。
[0023]进一步的，所述步骤(3)的具体操作为：将十八烷基三氯硅烷，放入乙醇溶剂中，在加入水和氨水催化剂的条件下进行脱水缩合反应，其中，每30g十八烷基三氯硅烷需加入100g乙醇，20g水和10g氨水溶剂；充分反应后，得到十八烷基硅三醇，再将步骤(2)中的羟基化聚丙烯纤维放置于保护网袋中，并于十八烷基硅三醇中浸泡20
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30分钟，充分搅拌1
‑
2小时，其中，每100g羟基化聚丙烯纤维需要300mL的上述十八烷基硅三醇溶液；反应结束后，将羟基化聚丙烯纤维从保护网袋中取出，利用过量去离子水清洗2
‑
3次，并在真空保温箱中干燥2
‑
3小时，即可制得超疏水性聚丙烯纤维。
[0024]进一步的，所述步骤(4)的具体操作为：将304不锈钢金属纤维依次经5
‑
10wt％盐
酸溶液及去离子水清洗3
‑
4次，于真空保温箱中干燥2
‑
3小时取出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于油水分离的改性聚丙烯纤维复合聚结填料的制备方法，包括：(1)对聚丙烯纤维原料进行预清洗和硫酸溶液处理，得到微孔聚丙烯纤维；(2)对微孔聚丙烯纤维进行稀硫酸条件下的高锰酸钾溶液处理，得到羟基化聚丙烯纤维；(3)将十八烷基三氯硅烷在乙醇为溶剂、水和氨水作为催化剂的条件下进行水解，制备十八烷基硅三醇，以其为改性剂对羟基化聚丙烯纤维进行表面改性，得到超疏水性聚丙烯纤维；(4)将不锈钢金属纤维进行预清洗后，再以无机磷酸铝为粘合剂，使用喷枪将硫酸铝
‑
二氧化硅悬浊液均匀喷涂不锈钢金属纤维的表面，得到超疏水性不锈钢金属纤维；(5)以交错齿形编织的方式，在步骤(4)制备的超疏水不锈钢金属纤维上缠绕步骤(3)所得的超疏水性聚丙烯纤维，得到复合聚结材料纤维束；(6)将步骤(5)所得复合聚结材料纤维束以X型交错编织成复合聚结材料纤维网；(7)将至少2块以上步骤(6)所得复合聚结材料纤维网以倾斜并联方式组合成用于油水混合液分离的改性聚丙烯复合聚结填料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的聚丙烯纤维原料，纤维直径为20
‑
60μm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的聚丙烯纤维原料进行预清洗的处理过程为：将聚丙烯纤维原料依次经过50
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80vol％乙醇溶液和20
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50vol％丙酮溶液浸泡处理3
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5小时，再将其转移至超声清洗机中进行超声清洗1
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2小时，取出备用。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的硫酸溶液处理为：将预清洗后的聚丙烯纤维转移至20
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40wt％硫酸溶液中浸泡1
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2小时，随后将其取出，利用过量去离子水冲洗2
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3次，并在真空恒温干燥箱中烘干，烘干温度为60
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70℃，烘干时间为5
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6小时，得到微孔聚丙烯纤维。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的稀硫酸条件下的高锰酸钾溶液处理为：将微孔聚丙烯纤维置于5
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30wt％稀硫酸条件下的高锰酸钾溶中，在30
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40℃条件下充分搅拌2
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3小时，随后采用过量去离子水进行冲洗1
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2次，并在真空恒温干燥箱中进行烘干处理，烘干温度控制在50
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60℃，时间为5
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8小时，得到羟基化聚丙烯纤维；其中，每50g微孔聚丙烯纤维需要300mL的所述稀硫酸条件下的高锰酸钾溶液进行浸泡处理。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述的5
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30wt％稀硫酸条件下的高锰酸钾溶液是将浓度为0.1
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0.15M稀硫酸溶液与高锰酸钾...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴元清，张华，张冕，王海明，蒋红军，朱银松，
申请(专利权)人：中国石化上海石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：