用于乳液按需分离的可适应润湿性的超双亲不锈钢网的制备方法与流程

1.本发明属于乳液分离膜制备技术领域，特别涉及一种用于乳液按需分离的可适应润湿性的超双亲不锈钢网的制备方法。


背景技术：

2.膜分离技术是处理含油废水的主要方法之一。工业生产过程中产生的含油废水具有多样性、复杂性等特点，使得单一分离性能的分离膜不能满足实际需求。而现有的按需分离膜如智能响应分离膜和janus膜具有材料昂贵、制备过程复杂、易造成二次污染等缺点。
3.通过电化学的方法制备了超双亲不锈钢网。全水体系的构筑策略，过程简单，不涉及有机溶剂的使用，绿色，节能，环保。超双亲不锈钢网的可适应润湿性使得其能按需分离乳液，同时该分离膜还有优异的防污性能，在含油污水处理方面有巨大的实际应用价值。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种绿色、节能、环保的分离膜制备方法。利用超双亲不锈钢网的可适应润湿性实现对乳液的按需分离。
5.实现本发明目的的技术方案是：用于乳液按需分离的可适应润湿性的超双亲不锈钢网的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.a.裁剪不锈钢网：用剪刀将不锈钢网裁剪成一定尺寸大小；
7.b.清洗不锈钢网：将裁剪好的不锈钢网置于正己烷中进行超声处理1h，去除不锈钢网表面杂质；利用乙醇和去离子水依次反复冲洗不锈钢网两面，洗去表面残留的正己烷；最后，在室温下干燥15min；
8.c.不锈钢网表面镀铜：配置一定量的五水硫酸铜cuso4·
5h2o、浓硫酸h2so4和蒸馏水h2o的混合溶液作为电解液，取一片铜片作阳极，取步骤b得到的不锈钢网作阴极，在直流电源作用下于阴极不锈钢网表面镀铜；将镀铜不锈钢网取出用去离子水清洗，并快速吹干干燥；
9.d.超双亲不锈钢网的制备：配置一定量的氢氧化钠naoh作为电解液，取一片铜片作为阴极，将步骤c得到的镀铜不锈钢网作为阳极，在直流电源作用下于阳极镀铜不锈钢网表面生长氢氧化铜cu(oh)2；镀铜不锈钢网取出用去离子水清洗，并快速吹干干燥。
10.进一步的，步骤c中，硫酸铜溶液的浓度为200g/l。
11.进一步的，步骤c中，浓硫酸加入量为：50ml h2so4：1l h2o。
12.进一步的，步骤d中，氢氧化钠溶液浓度为2mol/l.
13.进一步的，步骤c中，直流电源稳定工作时，电沉积铜的过程中电流为1a，沉积时间为5min。
14.进一步的，步骤d中，直流电源稳定工作时，阳极氧化生长氢氧化铜的过程中电流为0.1a，沉积时间为7min。
15.本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的优点在于：
16.1.电化学制备，过程简单，易于大规模制备。
17.2.全水体系，不使用任何修饰剂和有机溶剂，不造成二次污染，绿色环保。
18.3.制备的超双亲不锈钢网具有自适应润湿性，能实现乳液的按需分离。
19.4.制备的超双亲不锈钢网具有良好的防污性能，能多次使用。
附图说明
20.图1为本发明实施例1中原始的不锈钢网，电沉积后以及阳极氧化后的不锈钢网的扫描电镜图。
21.图2为本发明实施例2中不锈钢网的空气中水的接触角、空气中油的接触角、水下油接触角和油下水接触角。
22.图3为本发明实施例3中超双亲不锈钢网对三种水包油乳液和三种油包水乳液的分离测试以及水包二甲苯乳液和二甲苯包水乳液的防污循环测试。
23.图4为本发明实施例4中超双亲不锈钢网的沙冲击实验用以衡量该分离膜的机械性能。
具体实施方式
24.为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样在本技术所列权利要求书限定范围之内。
25.实施例1
26.1.裁剪不锈钢网：用剪刀将不锈钢网裁剪成3
×
3cm大小。
27.2.清洗不锈钢网：将裁剪好的不锈钢网置于正己烷中进行超声处理1h，去除不锈钢网表面油污等杂质。利用乙醇和去离子水依次反复冲洗不锈钢网两面，洗去表面残留的正己烷。最后，在室温下干燥15min。
28.3.不锈钢网表面镀铜：配置一定量的五水硫酸铜(cuso4·
5h2o)、浓硫酸(h2so4)和蒸馏水(h2o)的混合溶液作为电解液，其中硫酸铜溶液的浓度为200g/l，浓硫酸加入量为：50ml h2so4：1l h2o。取一片铜片作阳极，取步骤b得到的不锈钢网作阴极，在直流电源作用下于阴极不锈钢网表面镀铜。直流电源稳定工作时，电沉积铜的过程中电流为1a，沉积时间为5min。将镀铜不锈钢网取出用去离子水清洗，用吹风机快速干燥。
29.4.超双亲不锈钢网的制备：配置一定量的氢氧化钠(naoh)作为电解液，氢氧化钠溶液浓度为2mol/l，取一片铜片作为阴极，将步骤c得到的镀铜不锈钢网作为阳极，在直流电源作用下于阳极镀铜不锈钢网表面生长氢氧化铜(cu(oh)2)。直流电源稳定工作时，阳极氧化生长氢氧化铜的过程中电流为0.1a，沉积时间为7min。将镀铜不锈钢网取出用去离子水清洗，用吹风机快速干燥。
30.5.形貌表征：由sem电镜图可知经电沉积和阳极氧化后不锈钢网表面形貌发生显著变化。经电沉积后，光滑的不锈钢丝上有突起结构的铜形成，如图1a
‑
b所示；经阳极氧化后，突起状的铜上生长出针状的氢氧化铜，如图1c
‑
d所示。
31.实施例2
32.1.裁剪不锈钢网：用剪刀将不锈钢网裁剪成3
×
3cm大小。
33.2.清洗不锈钢网：将裁剪好的不锈钢网置于正己烷中进行超声处理1h，去除不锈钢网表面油污等杂质。利用乙醇和去离子水依次反复冲洗不锈钢网两面，洗去表面残留的正己烷。最后，在室温下干燥15min。
34.3.不锈钢网表面镀铜：配置一定量的五水硫酸铜(cuso4·
5h2o)、浓硫酸(h2so4)和蒸馏水(h2o)的混合溶液作为电解液，其中硫酸铜溶液的浓度为200g/l，浓硫酸加入量为：50ml h2so4：1l h2o。取一片铜片作阳极，取步骤b得到的不锈钢网作阴极，在直流电源作用下于阴极不锈钢网表面镀铜。直流电源稳定工作时，电沉积铜的过程中电流为1a，沉积时间为5min。将镀铜不锈钢网取出用去离子水清洗，用吹风机快速干燥。
35.4.超双亲不锈钢网的制备：配置一定量的氢氧化钠(naoh)作为电解液，氢氧化钠溶液浓度为2mol/l，取一片铜片作为阴极，将步骤c得到的镀铜不锈钢网作为阳极，在直流电源作用下于阳极镀铜不锈钢网表面生长氢氧化铜(cu(oh)2)。直流电源稳定工作时，阳极氧化生长氢氧化铜的过程中电流为0.1a，沉积时间为7min。将镀铜不锈钢网取出用去离子水清洗，用吹风机快速干燥。
36.5.润湿性表征：分离膜的润湿性是能否进行乳液分离以及乳液分离性能好坏的前提。对制备的不锈钢网的空气中水接触角、油接触角和水下油接触角、油下水接触角进行了测量。如图2a为不锈钢网在空气中水的接触角，不锈钢网表现为超亲水性。如图2b为不锈钢网在空气中油的接触角，不锈钢网表现为超亲油性。如图2c为不锈钢网在水中对二甲苯、油酸乙酯和正辛烷三种油的接触角，不锈钢网表现为水下疏油性。如图2d为不锈钢网在二甲苯、正己烷、异辛烷三种油中对水的接触角，不锈钢网表现为油下疏水性。
37.实施例3
38.1.裁剪不锈钢网：用剪刀将不锈钢网裁剪成3
×
3cm大小。
39.2.清洗不锈钢网：将裁剪好的不锈钢网置于正己烷中进行超声处理1h，去除不锈钢网表面油污等杂质。利用乙醇和去离子水依次反复冲洗不锈钢网两面，洗去表面残留的正己烷。最后，在室温下干燥15min。
40.3.不锈钢网表面镀铜：配置一定量的五水硫酸铜(cuso4·
5h2o)、浓硫酸(h2so4)和蒸馏水(h2o)的混合溶液作为电解液，其中硫酸铜溶液的浓度为200g/l，浓硫酸加入量为：50ml h2so4：1l h2o。取一片铜片作阳极，取步骤b得到的不锈钢网作阴极，在直流电源作用下于阴极不锈钢网表面镀铜。直流电源稳定工作时，电沉积铜的过程中电流为1a，沉积时间为5min。将镀铜不锈钢网取出用去离子水清洗，用吹风机快速干燥。
41.4.超双亲不锈钢网的制备：配置一定量的氢氧化钠(naoh)作为电解液，氢氧化钠溶液浓度为2mol/l，取一片铜片作为阴极，将步骤c得到的镀铜不锈钢网作为阳极，在直流电源作用下于阳极镀铜不锈钢网表面生长氢氧化铜(cu(oh)2)。直流电源稳定工作时，电沉积铜的过程中电流为1a，沉积时间为5min。直流电源稳定工作时，阳极氧化生长氢氧化铜的过程中电流为0.1a，沉积时间为7min。将镀铜不锈钢网取出用去离子水清洗，用吹风机快速干燥。
42.5.分离性能：为评估不锈钢网的乳液分离性能，对三种水包油乳液和三种油包水乳液进行了乳液分离实验。图3a为不锈钢网对水包二甲苯、水包油酸乙酯和水包正辛烷三种乳液的分离通量和分离效率。图3b为不锈钢网对二甲苯包水、正己烷包水和异辛烷包水
三种乳液的分离通量和分离效率。图3c
‑
d为不锈钢网对水包二甲苯和二甲苯包水两种乳液的防污循环测试。
43.实施例4
44.1.裁剪不锈钢网：用剪刀将不锈钢网裁剪成3
×
3cm大小。
45.2.清洗不锈钢网：将裁剪好的不锈钢网置于正己烷中进行超声处理1h，去除不锈钢网表面油污等杂质。利用乙醇和去离子水依次反复冲洗不锈钢网两面，洗去表面残留的正己烷。最后，在室温下干燥15min。
46.3.不锈钢网表面镀铜：配置一定量的五水硫酸铜(cuso4·
5h2o)、浓硫酸(h2so4)和蒸馏水(h2o)的混合溶液作为电解液，其中硫酸铜溶液的浓度为200g/l，浓硫酸加入量为：50ml h2so4：1l h2o。取一片铜片作阳极，取步骤b得到的不锈钢网作阴极，在直流电源作用下于阴极不锈钢网表面镀铜。直流电源稳定工作时，电沉积铜的过程中电流为1a，沉积时间为5min。将镀铜不锈钢网取出用去离子水清洗，用吹风机快速干燥。
47.4.超双亲不锈钢网的制备：配置一定量的氢氧化钠(naoh)作为电解液，氢氧化钠溶液浓度为2mol/l，取一片铜片作为阴极，将步骤c得到的镀铜不锈钢网作为阳极，在直流电源作用下于阳极镀铜不锈钢网表面生长氢氧化铜(cu(oh)2)。直流电源稳定工作时，阳极氧化生长氢氧化铜的过程中电流为0.1a，沉积时间为7min。将镀铜不锈钢网取出用去离子水清洗，用吹风机快速干燥。
48.5.机械性能测试：20g沙子于15cm的高度对不锈钢网进行冲击实验。每10次冲击后对不锈钢网进行一次分离性能测试以衡量分离膜的机械性能，结果如图4所示。
49.总结：本发明以全水体系构筑策略，通过电化学方法制备了可适应润湿性的超双亲不锈钢网，实现了对油水乳液的按需分离。与智能响应分离膜和janus膜相比，该方法具有工艺简单、可规模化、无二次污染、生产制造成本低等优势。大大的促进了乳液分离膜的实际应用。
50.最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。