【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于含油污水处理领域，具体涉及一种表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料的制备方法，该分离膜材料的纤维表面两性离子化，经表面电荷调控，可用于多种表面活性剂稳定油水乳液破乳分离。
技术介绍
1、随着社会工业进程的发展，油田开发力度不断加大，伴随产生的含油污水问题也日益凸显。由于开采过程中需要使用聚合物、表面活性剂等助剂，含油污水的乳化程度较高、处理难度大，对乳化含油污水的有效处理是石油化工行业所面对的一大挑战。
2、目前常采用的破乳方法主要有超声波微波机械剪切法、加热加压破乳法等物理法以及添加破乳剂等化学法。物理法的设备占地面积较大，运行过程中能耗较高，化学破乳法存在二次污染的问题。膜分离法作为一种物理法因其操作简单、分离高效受到广泛关注。传统的膜分离法通过膜孔径以及膜的表面能实现油水乳液的分离，但大多只针对单一表面活性剂稳定乳液进行分离。中国专利申请cn111330462a公开了一种通过聚二甲基硅氧烷对纤维进行疏水改性得到超疏水油水分离膜材料的方法，但疏水分离膜在使用过程中易产生膜污染，会对通量产生较大影响。中国专利申请cn110079358a公开了一种针刺法制作具有破乳功能纤维毡的方法，由于针刺法能够在所制备材料表面产生许多毛刺结构，对乳液具有较好的破乳功能，但该种材料只能借助粗糙结构进行破乳，功能较单一，不具备选择分离性。中国专利申请cn112642304b公开了一种通过单质硫、聚乙烯亚胺与硅烷偶联剂kh-550上的氨基反应对纤维进行表面改性得到超亲水分离膜材料，可对阴离子型乳化剂和两性乳化剂制备水包
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料的制备方法。该制备方法包括以下制备过程：首先对纤维表面进行氨基化接枝改性，再通过硫磺基偶联反应在其表面接枝聚乙烯亚胺(pei)，为实现纤维表面的两性离子化，进一步在其表面引入阴离子基团，使纤维表面同时含有阴、阳离子两种基团，再将改性纤维通过湿法成型工艺制备得到用于油水乳液分离的纤维膜。所得纤维膜可通过不同ph溶液的预润湿对其表面电荷进行调控，实现对于不同类型表面活性剂稳定水包油乳液的选择性分离，同时可通过两步润湿实现对表面活性剂稳定油包水乳液进行分离，在含油废水处理、油品纯化等领域具有较好的应用前景。
2、为达到上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料的制备方法，所述制备方法包括：
3、1)对纤维进行清洗后，采用含有氨基的硅烷偶联剂对其表面进行氨基化接枝改性；
4、2)通过硫磺基偶联反应对表面氨基化的纤维进行聚乙烯亚胺的接枝；
5、3)进一步对接枝聚乙烯亚胺的纤维表面进行两性离子化改性，利用聚乙烯亚胺中的叔胺基团与不同小分子化合物间的反应引入两性离子基团；
6、4)将两性离子化改性后的纤维通过湿法成膜工艺制备得到表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料。
7、优选地，步骤1)中所使用的纤维是玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维。
8、步骤1)中纤维表面的氨基化接枝改性是通过将纤维浸渍在带氨基的硅烷偶联剂的乙醇溶液中，然后进行固化处理，固化结束后将其用无水乙醇清洗，干燥(优选干燥温度60℃)。其中所使用的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh-550)、γ-氨丙基三甲氧基硅烷(hd-540)或n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(hd-792)等，硅烷偶联剂的乙醇溶液浓度为5-30wt％，浸渍条件为20-25℃反应1-2h，固化条件为80-120℃反应1-3h。
9、步骤2)中经硫磺基偶联反应在纤维表面接枝聚乙烯亚胺具体操作为：将氨基化的纤维分散于硫磺/吡啶溶液中，随后向上述混合液中加入聚乙烯亚胺/吡啶溶液进行反应，反应结束后用热吡啶和去离子水充分清洗样品，干燥(优选干燥温度60℃)。其中硫磺/吡啶溶液浓度为25-35g/l，聚乙烯亚胺/吡啶溶液浓度为10-30wt％，反应条件为80-100℃反应12-16h。
10、步骤3)中对纤维表面的两性离子化具体操作为：将接枝聚乙烯亚胺的纤维分散于两性离子化处理剂中，于40-90℃反应24-72小时，反应结束后分别用无水乙醇和去离子水对样品进行清洗，干燥(优选干燥温度60℃)。
11、优选地，步骤3)中所使用的两性离子化处理剂为1,4-磺酸丁内酯；或，浓度为5-30wt％的1,3-丙烷磺内酯、2-烷氧基-2-氧代-1,3,2-二氧磷杂环戊烷或α,β-不饱和羧酸的甲醇溶液。
12、步骤4)中通过湿法成膜工艺制备纤维膜的具体操作为：将两性离子化改性后的纤维剪切至0.5-1cm左右，并通过高速搅拌器在1000-1500rpm转速下均匀分散在200-250ml去离子水中，再将纤维分散液倒入过滤装置并通过油泵进行脱水处理，获得用于油水乳液分离的纤维膜。
13、本专利技术所述制备方法获得的表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料在经过不同ph溶液预润湿后用于对各种类型表面活性剂稳定乳液的高效分离。
14、一种表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料的制备方法，该方法的采用的合成机理如下式所示：
15、
16、具体地，本专利技术还提供了一种表面活性剂稳定的油水乳液分离方法，所述分离方法包括：
17、用一定ph的水溶液预润湿上述表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料的制备方法所制备的纤维膜，然后采用预润湿的纤维膜对表面活性剂稳定的水包油乳液进行高效的选择性分离。
18、或，用一定量的油相预润湿表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜，然后采用预润湿的纤维膜对表面活性剂稳定的油包水乳液进行破乳；再用一定量的水溶液预润湿纤维膜对破乳后的油包水乳液进行油水分离。
19、所述不同表面活性剂制备的乳液为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂及非离子型表面活性剂，具体可以如十二烷基硫酸钠(sds)、十六烷基三甲基溴化铵(ctab)、十二烷基甜菜碱(bs-12)和吐温-80等表面活性剂。本专利技术所应用于处理的油水乳液为采用上述表面活性剂制备的水包油乳液或油包水乳液。
20、乳液分离过程中膜材料表面的电荷性质对于乳液的分离效率有着显著影响，静电吸引力可进一步提高膜材料的破乳能力。两性离子聚合物是指同时具有阳离子和阴离子的化合物，其电性可以由环境中的ph值进行调节。因此，可通过对纤维膜进行两性离子化接枝改性，利用膜表面的电荷性质进行油水乳液的高效破乳分离。另一方面，各类无机纤维具有良好的化学稳定性，在成分复杂的含油污水中不易与其中的化学物质发生反应，并且经湿法工艺成型后，纤维之间彼此搭接形成丰富的通道、孔隙，有利于乳液滴在其中的碰撞和拦截。
21、本专利技术公开了一种纤维表面的两性离子化及其经表面电荷调控后用于多种表面活性剂稳定油水乳液破乳分离的方法，通过不同ph溶液调控纤维表面本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料的制备方法，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维或碳纤维。
3.根据权利要求1所述的一种表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述氨基化接枝改性是通过将纤维浸渍在带氨基的硅烷偶联剂的乙醇溶液中，然后进行固化处理，固化结束后清洗，干燥；
4.根据权利要求1所述的一种表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷或N-(β-氨乙基)-基-氨丙基三甲氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的一种表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，硫磺基偶联反应对表面氨基化的纤维进行聚乙烯亚胺的接枝，包括：将表面氨基化的纤维分散于硫磺/吡啶溶液中，随后加入聚乙烯亚胺/吡啶溶液进行接枝反应，反应结束后清洗样品，干燥；
6.根据权利要求
7.根据权利要求6所述的一种表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料的制备方法，其特征在于，所述两性离子化处理剂为1,4-磺酸丁内酯；或，浓度为5-30wt％的1,3-丙烷磺内酯、2-烷氧基-2-氧代-1,3,2-二氧磷杂环戊烷或α,β-不饱和羧酸的甲醇溶液。
8.根据权利要求1所述的一种表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，通过成膜工艺制备得到表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料，包括：
9.一种表面活性剂稳定的油水乳液分离方法，所述分离方法包括：
10.根据权利要求9所述的一种表面活性剂稳定的油水乳液分离方法，其特征在于，所述表面活性剂包括阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂及非离子型表面活性剂；所述阴离子型表面活性剂包括十二烷基硫酸钠；所述阳离子性表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵；所述两性表面活性包括十二烷基甜菜碱；所述非离子型表面活性剂包括吐温-80。
...【技术特征摘要】
1.一种表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料的制备方法，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维或碳纤维。
3.根据权利要求1所述的一种表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述氨基化接枝改性是通过将纤维浸渍在带氨基的硅烷偶联剂的乙醇溶液中，然后进行固化处理，固化结束后清洗，干燥；
4.根据权利要求1所述的一种表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷或n-(β-氨乙基)-基-氨丙基三甲氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的一种表面电荷可调控的纤维基油水乳液分离膜材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，硫磺基偶联反应对表面氨基化的纤维进行聚乙烯亚胺的接枝，包括：将表面氨基化的纤维分散于硫磺/吡啶溶液中，随后加入聚乙烯亚胺/吡啶溶液进行接枝反应，反应结束后清洗样品，干燥；
6.根据权利要求1所述的一种表...
【专利技术属性】
技术研发人员：马鹏程，岳秀，王欣怡，
申请(专利权)人：中国科学院新疆理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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