一种亲水亲油的油水分离金属网及其制备方法

技术领域

本发明涉及油水分离技术领域，具体是一种亲水亲油的油水分离金属网及其制备方法。

背景技术

石油工业、冶金工业产生的油水混合液逐年增加，油水分离作为油水混合废液处理的一种高效方法，有着巨大的工业应用和环境保护作用。

随着技术的发展，油水分离膜、油水分离网的制备及生产有了深刻的认识，但也有明显的缺点。现有的油水分离网也有一定的油水分离的效果，但主要是采用了昂贵的低表面能物质对金属网、织物进行改性修饰，且工艺复杂，制备要求苛刻，耗费人力、物力和财力。例CN104689602A公开了一种无机物涂层油水分离网的制备方法，将硅溶胶负压条件下注入装有模板的反应器中，浸没模板2h，然后将反应器密封并放入恒温箱中，60℃反应12h，去除模板得到固态块状微纳复合多面体，待所得块状微纳复合多面体干燥后，将其充分研磨至粉末，倒入装有分散液丙酮的反应器中，加入低表面能硅烷偶联剂改性，反应12h后得到已改性的微纳复合多面体悬浊液，通过丙酮的挥发或再次添加，使悬浊液中固体质量浓度百分数为0.5％～20％。此外，CN104689602A公开的油水分离网的分离原理是阻隔水，使油通过，从而达到油水分离效果，但实际上，油的密度比水的密度小，油会浮在水的表面，因而该油水分离网需要借助磁力搅拌使油水混溶后才能实现油和水的分离，难以实现对油和水的快速分离。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种亲水亲油的油水分离金属网及其制备方法，该油水分离金属网可实现油和水的快速、高效分离，低碳环保，其制备方法简便易行，制备成本低，能够实现油水分离金属网的大批量高效构筑和制备。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种亲水亲油的油水分离金属网，所述的金属网为由钛金属丝编织而成的钛金属网，所述的钛金属网的网孔的孔径为80～300目，所述的钛金属丝的直径为80～300μm，所述的钛金属丝的表面具有厚度10～30μm的多孔纳米膜，所述的多孔纳米膜为由钛纳米线构筑的孔径5～25μm的多孔结构，所述的钛纳米线的直径为40～80nm。

作为优选，所述的钛金属丝的原料为纯钛或钛合金。

上述油水分离金属网的一种制备方法，包括以下步骤：

1)准备未经表面处理的钛金属丝，去除钛金属丝的表面污渍，将钛金属丝编织成钛金属网；

2)将编织好的钛金属网在碱溶液中高温浸泡1～12小时，所述的碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，所述的碱溶液的温度为160～240℃、浓度为0.5～2mol/L；

3)高温浸泡后，将所述的钛金属网在所述的碱溶液中直接冷却至室温，再在冷却至室温后的碱溶液中继续浸泡1～12小时，之后从碱溶液中取出钛金属网，用蒸馏水或去离子水清洗1～3次，然后室温晾干，即得到亲水亲油的油水分离金属网。

作为优选，步骤2)中所述的高温浸泡时间为3～6小时。

上述油水分离金属网的另一种制备方法，包括以下步骤：

(1)准备未经表面处理的钛金属丝，去除钛金属丝的表面污渍，将钛金属丝在碱溶液中高温浸泡1～12小时，所述的碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，所述的碱溶液的温度为160～240℃、浓度为0.5～2mol/L；

(2)高温浸泡后，将所述的钛金属丝在所述的碱溶液中直接冷却至室温，再在冷却至室温后的碱溶液中继续浸泡1～12小时，之后从碱溶液中取出钛金属丝，用蒸馏水或去离子水清洗1～3次，然后室温晾干，将钛金属丝编织成钛金属网，即得到亲水亲油的油水分离金属网。

作为优选，步骤(1)中所述的高温浸泡时间为3～6小时。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明亲水亲油的油水分离金属网用于油水分离时，油类液体无法通过，水可以通过，其作用机理是：经过碱溶液高温浸泡后的钛金属丝网在遇到水后可以快速形成一层水膜，油会浮在水膜的表面，该层水膜可以让水继续通过钛金属网的网孔，但可以阻断油类液体的通过，从而实现油水的快速分离功能。本发明油水分离金属网具有亲水亲油功能，可实现油和水的快速、高效分离，低碳环保。本发明油水分离金属网的制备方法简便易行，通过简单的碱溶液浸泡即可实现金属网的快速油水分离，制备成本低，能够实现油水分离金属网的大批量高效构筑和制备。

附图说明

图1为实施例1中未经碱溶液处理的钛金属网的SEM图；

图2为图1中局部放大图；

图3为实施例1的油水分离金属网的接触角特征图；

图4为实施例1的油水分离金属网的钛金属网的SEM图；

图5为图4中局部放大图；

图6为实施例1的油水分离金属网的钛金属网用于油水分离时，在其表面形成的水膜的光学显微镜图；

图7为实施例1的油水分离金属网的分离状态图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：一种亲水亲油的油水分离金属网，该金属网为由钛金属丝编织而成的钛金属网，钛金属网的网孔的孔径为200目，钛金属丝的直径为100μm，钛金属丝的表面具有厚度20μm的多孔纳米膜，多孔纳米膜为由钛纳米线构筑的孔径10～15μm的多孔结构，钛纳米线的直径为60～70nm。

实施例1的油水分离金属网的制备方法包括以下步骤：

1)准备未经表面处理的直径100μm的钛金属丝，使用酒精和去离子水分别在室温清洗3次，去除钛金属丝的表面污渍，通过编织机将钛金属丝编织成上下交错的钛金属网，其SEM图见图1，图1中虚线框部分对应的放大图见图2。该钛金属网具有疏水、亲油的特性，其接触角特征图如图3所示；

2)将编织好的钛金属网在装有碱溶液的耐高温耐压密闭容器中高温浸泡6小时，碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，碱溶液的温度为230℃、浓度为1mol/L；

3)高温浸泡后，将钛金属网在碱溶液中直接冷却至室温，再在冷却至室温后的碱溶液中继续浸泡6小时，之后从碱溶液中取出钛金属网，用蒸馏水或去离子水清洗3次，然后室温晾干，即得到实施例1的亲水亲油的油水分离金属网，该油水分离金属网的SEM图见图4，图4中虚线框部分对应的放大图见图5。该油水分离金属网具有超亲水和超亲油的特性，该油水分离金属网的表面先经水润湿后，可以快速形成一层水膜(如图6所示)，油会浮在水膜的表面，该层水膜可以让水继续通过钛金属网的网孔，但可以阻断油类液体的通过，即可以实现水可以通过、油无法通过的功能，从而实现油和水的快速分离，其分离状态图如图7所示。

将实施例1中的亲水亲油的油水分离金属网分别裁剪为直径20mm圆形网(面积约3.14cm

将实施例1中的亲水亲油的油水分离金属网用于聚α烯烃与水的分离发现，该油水分离金属网进行重复使用20次，其分离效率仍能保持在98％以上。

实施例2：一种亲水亲油的油水分离金属网，该金属网为由钛金属丝编织而成的钛金属网，钛金属网的网孔的孔径为200目，钛金属丝的直径为100μm，钛金属丝的表面具有厚度15μm的多孔纳米膜，多孔纳米膜为由钛纳米线构筑的孔径15～20μm的多孔结构，钛纳米线的直径为70～80nm。

(1)准备未经表面处理的直径100μm的钛金属丝，使用酒精和去离子水分别在室温清洗3次，去除钛金属丝的表面污渍，将钛金属丝在碱溶液中高温浸泡6小时，碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，碱溶液的温度为230℃、浓度为1mol/L；

(2)高温浸泡后，将钛金属丝在碱溶液中直接冷却至室温，再在冷却至室温后的碱溶液中继续浸泡6小时，之后从碱溶液中取出钛金属丝，用蒸馏水或去离子水清洗3次，然后室温晾干，通过编织机将钛金属丝编织成上下交错的钛金属网，即得到实施例2的亲水亲油的油水分离金属网。

将实施例2的亲水亲油的油水分离金属网分别裁剪为直径20mm圆形网(面积约3.14cm

将实施例2中的亲水亲油的油水分离金属网用于聚α烯烃与水的分离发现，该油水分离金属网进行重复使用20次，其分离效率仍能保持在96％以上。