[发明专利] 一种超疏水超疏油膜及其制备方法 – CN114085409A 全文链接一   全文链接二

 
基本信息
申请号
 CN202111438274.5
申请日
 20211130
公开（公告）号
 CN114085409A
公开（公告）日
 20220225
申请（专利权）人
 中国科学院生态环境研究中心
申请人地址
100085 北京市海淀区双清路18号环境技术楼323室
发明人
 侯得印;唐敏;王军;张勇;李魁岭;曹爱新 专利类型 发明专利
摘要
 本发明涉及一种超疏水超疏油膜及其制备方法，涉及高盐含油废水处理的膜材料制备领域。该方法通过定向设计超疏水膜的微‑纳凹槽结构的参数，采用蚀刻‑电喷雾的方法制备超疏水膜，再通过计算超疏水超疏油膜的亲水层位置和厚度H，然后在上述超疏水膜上再次用电喷雾法制备超疏水超疏油膜。本发明所述的超疏水超疏油膜对多种油类污染物表现出水下超疏油性，且在强酸和强碱条件下均可保持水下超疏油性能。该制备方法操作简单，可控性强，使膜材料易于产业化，所制备的超超疏水超疏油膜展示出良好的抗润湿和抗污染性能，可用于膜蒸馏工艺中处理各类高盐废水。
主权项
 1.一种超疏水超疏油膜的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)超疏水膜表面结构的构建：通过计算纳米颗粒大小R、颗粒间距D、膜表面接触角θ与稳健性因子A*的关系，对计算数据进行优化分析，超疏水性取决于纳米颗粒的大小R和颗粒间距D，通过D*来确定D与R的关系，其计算方法如下：D*为特征间距比，稳健性因子A*可用来表示超疏水性，较大的A*表明复合界面稳定，亚稳态复合界面与完全润湿界面之间存在高能势垒，A*>1，可达到超疏水性，其表达式如下：其中γlv，ρ，g分别为表面张力，液体密度和重力常数；(2)疏水性纳米颗粒的制备：将疏水性改性试剂溶于乙醇中制得改性溶液，再将纳米颗粒分散在上述改性溶液中加热反应10‑12h进行疏水改性，再将疏水改性后的纳米颗粒加入到氟化试剂中，加热反应12‑15h进行纳米颗粒氟化，得到疏水性纳米颗粒；(3)超疏水膜的制备：疏水性基底采用商品膜材料，用N,N‑二甲基甲酰胺对商品膜表面进行蚀刻，将上述(2)所制备的疏水性纳米颗粒配制成2‑3wt％的乙醇分散液，超声使纳米颗粒分散均匀得到悬浮液，采用电喷雾方法，悬浮液在通过喷枪压力作用下形成雾状，将纳米颗粒均匀锚定在疏水性基底上构建微‑纳凹槽结构，为保证超疏水性，纳米颗粒间距D应保持在5.00‑10.00nm,通过控制电喷雾的进样速度和正负电压来控制颗粒间距，具体电喷雾中设置参数为：进样速度为5‑10mL/h，正电压+15‑(+18)kV，负电压‑5‑(‑2)kV，喷丝头移动速度为3.5‑5mm/s，室内温度25‑30℃，湿度40‑50％，电喷完成后将所制备的超疏水膜置于室温中12‑15h干燥后备用；(4)亲水层厚度H的计算：基于杨式方程和毛细管高度理论，在确保基底超疏水性能的前提下，计算得出亲水层厚度H，通过理论计算得出最优的膜厚度，计算公式如下：式中，σ为水面张力系数，ρl为铸膜液密度；(5)纳米颗粒亲水改性：将纳米颗粒分散在1.5‑2wt％的亲水性改性溶液中，用乙酸将混合溶液的pH调至4.0‑6.0，所制备的纳米颗粒混合溶液在60‑65℃下搅拌3‑4h，使纳米颗粒带正电荷并具有亲水性，离心分离并在60℃下烘干备用；(6)铸膜液的配制：将粉末状的亲水膜材料和上述(5)制备的亲水性纳米颗粒置于超纯水中，加热搅拌至粉末完全溶解和纳米颗粒分散均匀，待铸膜液冷却至室温后，加入戊二醛，使亲水性铸膜液完全交联；(7)超疏水超疏油膜的制备：将无水乙醇喷涂在(3)中制备的超疏水膜表面使膜表面润湿，再采用电喷雾方法在超疏水膜表面喷涂(6)中配制好的铸膜液，环境温度25‑30℃和湿度40‑60％，厚度通过喷涂时间1‑5h控制，喷涂后的膜放置室温干燥12‑15h，构建了亲水层，得到所述的超疏水超疏油膜。

 

 
IPC信息
IPC主分类号
 C08J7/04
C 化学；冶金

C08 有机高分子化合物；其制备或化学加工；以其为基料的组合物

C08J 加工；配料的一般工艺过程；不包括在C08B，C08C，C08F，C08G或C08H小类中的后处理

C08J7/04 涂层〔2〕

 

 
法律状态信息
法律状态公告日
 20220225
法律状态
 公开 法律状态信息
CN202111438274 20220225 公开 公开

 

 
代理信息
代理机构名称
 北京红福盈知识产权代理事务所(普通合伙) 11525
代理人姓名
 陈月福