【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及污水净化分离，特别涉及一种油水分离材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、石油化工行业产生的乳化油废水中含有大量有害物质，未经处理随意排放，会给生态环境保护和动植物甚至人类的健康生活带来困扰，因此研究乳化油废水的高效处理方法具有重要意义。现有油水分离技术如重力、气浮、凝结、生物、吸附等，虽然成本较低，但普遍存在二次污染、分离效率低等问题，限制了其在油水分离领域的实际应用。
2、膜分离技术因其高效率、低能耗等优点，受到广泛关注。在油水分离领域应用时，膜通过让油水混合物中的水相(或油)选择性透过膜，而阻碍另一相，实现油水混合物的有效分离。目前膜分离技术已经有了快速发展，但在废水领域依然有一些不足：长时间的处理会导致分离膜被油污和固体杂质污染，不仅降低分离性能，同时还难以处理；如果分离膜的更换间隔短，则会增加实际应用的运行成本。而利用膜技术处理乳化油废水时，随分离次数及时间的增长，首先，粘度较大的乳化油滴会逐渐聚结在膜表面及堵塞膜孔，导致分离通量逐渐下降，形成不可逆结垢；其次，表面活性剂也会逐渐吸附在膜表面，堵塞膜孔使其失去对油和水的选择润湿性，造成膜污染，分离性能下降。因此探究新型抗污染的分离乳化油技术对于油水分离极其重要。
3、如综述性的期刊文献(kajitvichyanukul p，hung yt，wang l.membranetechnologies for oil-water separation.membrane and desalinationtechnologies.humana
4、如期刊文献(kang g d，cao y m.development of antifouling reverseosmosis membranes for watertreatment:a review[j].water research，2012，46(3)：584-600)公开了利用膜孔径大小对乳化油液滴进行拦截也能够实现一定的分离效果，其通用性较强；但是其分离性能较低，抗污染性差。
5、磁性纳米颗粒具有良好的磁响应，可以利用外加磁场方便地对其进行分离。利用这一特点，将其加入过滤体系，则可以方便地将油污从纤维膜上去除，消除单一膜分离时容易在膜上聚集油污和其它杂质而引起的膜过滤能力下降和失效的问题。
6、如期刊文献(wang h，lin k y，jing b，et al.removal of oil droplets fromcontaminated water using magnetic carbon nanotubes.water res.2013，47(12)：4198-4205)公开了mnps具有高表面积、强的界面活性以及超顺磁性等特性，在重力及磁场等外力作用下，颗粒及包裹的液滴进行定向移动，发生破乳，实现油水分离。但是该技术没有膜的固定，只适用于含油量较低的场合，且对于实际体系分离效率较低。
7、期刊文献(j.zhou,h.sui,j.ma,x.li,n.h.a.al-shiaani,l.he,fastdemulsification of oil-water emulsions at room temperature by functionalizedmagnetic nanoparticles,separation and purification technology 274(2021))；公开了一设计合成经过在(fe3o4)纳米粒子表面接枝脂肪醇非离子环氧丙烷-环氧乙烷嵌段聚醚的两亲性的磁性破乳剂，可用于水包油乳液的破乳。但是磁性颗粒合成步骤复杂，耗时长，由于是一次性使用，运行成本高。
8、专利文献wo2022040790(a1)公开了一种用于净化污水的水净化膜的制造方法，包括将聚合物电纺成纳米纤维，将纳米纤维交联成膜，氧化吡咯单体，在膜上沉积纳米颗粒和洗涤。该水净化膜用于将污水如废水，盐水或来自工业过程的污水净化和脱盐为淡水。但是其过滤通量低。
9、专利文献cn113019389a公开了一种以二氧化硅纤维膜负载锰锌铁尖晶石作为臭氧氧化催化剂净化工业废水的方法，包括制备正硅酸乙酯混合溶液，以硅纤维膜负载锰锌铁尖晶石为臭氧氧化催化剂的工业废水可用于环境污染治理工程。但是该制备过程复杂，分离性能较低。
10、专利文献cn110280048a公开了一种用于油水乳液分离的水下超疏油/油下超疏水材料及其无溶剂制备方法，在多孔滤料上涂覆聚吡咯层，在多孔滤料表面吸附二氧化硅。该水下超疏油/含油超疏水材料可用于油水分离，污水处理或过滤。但是其分离通量低，处理效率差，无法重复使用。
11、专利文献cn108862568a公开了一种添加功能化磁性微球进行mbr污水处理的方法，加入功能化磁性微球用于膜生物反应器污水处理，包括将功能化磁性微球与活性污泥一起加入膜生物反应器，对污水进行生化处理。但是其分离通量低，难连续使用(实施例表2)。
12、专利文献cn1336908a公开了一种相分离方法-用颗粒或粒状铁磁性材料处理相混合物去除水中的油污，具体提供了一种从液相分离相的混合物的方法，该方法包括合成颗粒状铁磁相的合成聚合材料，该材料吸收或收集至少一部分的去除物或用磁性的装置收集部分以上吸收材料。但是该磁性材料无法连续稳定运行，增加运行成本。
13、专利文献cn111330461a公开了一种磁响应油水分离膜及其制备方法和自清洁方法，具体提供了一种磁响应油水分离膜，所述磁响应油水分离膜包括基膜以及化学接枝在基膜表面的磁性复合纳米颗粒。但是制备的油水分离膜多次循环使用后通量和效率降低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中用于油水分离的材料存在分离性能低，分离通量低，不能连续重复使用，成本高，抗污染性差等问题，从而提供一种油水分离材料，该材料通过亲水性磁性纳米颗粒与含磁性纳米颗粒的纤维膜相互配合，将膜分离和磁分离二者的优势结合，可显著提高油水分离效率及分离通量，而且，亲水性磁性纳米颗粒及含磁性纳米颗粒的纤维膜均可连续重复使用，成本低，抗污染能力强。
2、为达到上述目的，本专利技术提供了一种油水分离材料，所述油水分离材料包括亲水性磁性纳米颗粒(简称t-mnps)和纤维膜，所述纤维膜中含磁性纳米颗粒(简称mnps)。为提高磁性纳米颗粒与水包油乳液的均匀分散性，对磁性纳米颗粒的表面进行亲水性处理。
3、可选的，本专利技术提供的油水分离材料中，所述磁性纳米颗粒具有铁磁性，优选fe3o4、fe3s4和feni中的任一种，更优选的是fe3o4。
4、可选的，本专利技术提供的油水分离材料中，所述磁性纳米颗粒的磁饱本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种油水分离材料，其特征在于，所述油水分离材料包括亲水性磁性纳米颗粒和纤维膜，所述纤维膜中含磁性纳米颗粒。
2.如权利要求1所述的油水分离材料，其特征在于，所述磁性纳米颗粒具有铁磁性，优选Fe3O4、Fe3S4和FeNi中的任一种，更优选的是Fe3O4。
3.如权利要求1所述的油水分离材料，其特征在于，所述纤维膜的过滤孔径为0.9-2.0μm，优选1.2-2.0μm。
4.如权利要求1所述的油水分离材料，其特征在于，所述纤维膜中所述磁性纳米颗粒的含量为0.1wt％-15wt％，优选1wt％-15wt％，更优选5wt％-10wt％。
5.如权利要求1所述的油水分离材料，其特征在于，所述亲水性磁性纳米颗粒为阴离子表面活性剂修饰的磁性纳米颗粒，所述阴离子表面活性剂选自羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸酯盐型和磷酸酯盐型，优选羧酸盐型和磺酸盐型，更优选柠檬酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
6.如权利要求1所述的油水分离材料，其特征在于，所述纤维膜的基体高分子有机材料包括聚烯烃PO、聚氯乙烯PVC、聚乙烯醇PVA、聚己内酰胺PCL、聚酯PCTE
7.如权利要求1所述的油水分离材料，其特征在于，所述纤维膜为所述磁性纳米颗粒通过硅烷耦联剂与所述纤维膜的基体高分子有机材料强化混合形成，所述硅烷偶联剂选自氨基硅烷、乙烯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的至少一种，优选氨基硅烷和/或乙烯基硅烷，更优选氨基硅烷。
8.一种权利要求1-7任一项所述的油水分离材料的制备方法，其特征在于，所述亲水性磁性纳米颗粒的制备包括如下步骤：
9.如权利要求8所述的油水分离材料的制备方法，其特征在于，所述纤维膜的制备包括如下步骤：
10.如权利要求9所述的油水分离材料的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的电压为10-15kV，进样速度为1.0-2.5mL/h，接收滚轮转速为400-800r/min，注射器与所述接收滚轮之间的距离为18-22cm。
11.如权利要求9所述的油水分离材料的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂修饰的磁性纳米颗粒的粒度为10-50nm，优选10-30nm。
12.如权利要求9所述的油水分离材料的制备方法，其特征在于，所述硅前驱体选自硅酸甲酯、硅酸乙酯和硅酸丙酯中的至少一种，优选硅酸乙酯。
13.权利要求1-7任一项所述的油水分离材料或权利要求8-12任一项所述的油水分离材料的制备方法制得的油水分离材料在含油污水处理中的应用，所述亲水性磁性纳米颗粒在所述含油污水中的加入量为1wt％-5wt％，优选1wt％-3wt％，更优选1wt％-2wt％。
14.如权利要求13所述的应用，其特征在于，所述含油污水中含油量为0.1wt％-5wt％，优选0.1wt％-3wt％，再优选1wt％-3wt％。
15.如权利要求13所述的应用，其特征在于，所述含油污水中油污的去除率为96％-99.9％。
...【技术特征摘要】
1.一种油水分离材料，其特征在于，所述油水分离材料包括亲水性磁性纳米颗粒和纤维膜，所述纤维膜中含磁性纳米颗粒。
2.如权利要求1所述的油水分离材料，其特征在于，所述磁性纳米颗粒具有铁磁性，优选fe3o4、fe3s4和feni中的任一种，更优选的是fe3o4。
3.如权利要求1所述的油水分离材料，其特征在于，所述纤维膜的过滤孔径为0.9-2.0μm，优选1.2-2.0μm。
4.如权利要求1所述的油水分离材料，其特征在于，所述纤维膜中所述磁性纳米颗粒的含量为0.1wt％-15wt％，优选1wt％-15wt％，更优选5wt％-10wt％。
5.如权利要求1所述的油水分离材料，其特征在于，所述亲水性磁性纳米颗粒为阴离子表面活性剂修饰的磁性纳米颗粒，所述阴离子表面活性剂选自羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸酯盐型和磷酸酯盐型，优选羧酸盐型和磺酸盐型，更优选柠檬酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
6.如权利要求1所述的油水分离材料，其特征在于，所述纤维膜的基体高分子有机材料包括聚烯烃po、聚氯乙烯pvc、聚乙烯醇pva、聚己内酰胺pcl、聚酯pctee、聚丙烯腈pan和聚偏氟乙烯pvdf中的至少一种，优选聚氯乙烯pvc、聚丙烯腈pan和聚偏氟乙烯pvdf中的至少一种，更优选聚丙烯腈pan。
7.如权利要求1所述的油水分离材料，其特征在于，所述纤维膜为所述磁性纳米颗粒通过硅烷耦联剂与所述纤维膜的基体高分子有机材料强化混合形成，所述硅烷偶联剂选自氨基硅烷、乙烯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的...
【专利技术属性】
技术研发人员：毕秦岭，郭晓燕，李锦山，李阳，谷霞，高瞻，魏洁，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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