一種超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈的制備方法，屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油工業(yè)的迅猛發(fā)展，隨之發(fā)生的溢油事故也不斷增多，嚴(yán)重地危害了自然環(huán)境和人類(lèi)生存。傳統(tǒng)處理溢油事故的吸油材料體積大，吸油效率低，材料加工成本高。近年來(lái)，備受關(guān)注的超疏水材料在眾多領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。超疏水材料在自清潔、減阻、抗氧化等方面均扮演著重要的角色，而在實(shí)現(xiàn)油水分離方面顯得尤其重要。中國(guó)專(zhuān)利CN103173998A通過(guò)在織布表面修飾過(guò)渡金屬納米顆粒，獲得具有超疏水性能的織布，成功應(yīng)用于油水分離。中國(guó)專(zhuān)利CN102228884A提出一種超疏水/超親油材料的制備方法，其方法為將木材、橡膠、棉、麻、紙纖維等基體材料依次經(jīng)過(guò)其配置的粗化液、敏化液和活化液處理，之后在表面鍍上銅或者鋅，然后浸入腐蝕液中處理，最后浸入脂肪酸等有機(jī)溶液中浸泡，干燥后得到超疏水/超親油材料，雖然這種方法具有比較高的油水分離效率，但其制作過(guò)程復(fù)雜，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明提供了一種超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈的制備方法，該油水分離銅纖維氈制作過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低廉，油水分離效率高。
[0004]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈的制備方法，包括步驟:
步驟1、銅纖維氈基體的制備，通過(guò)機(jī)械加工方法獲得銅纖維，接著將銅纖維剪切為長(zhǎng)為15mm左右短纖維，再根據(jù)80%孔隙率稱(chēng)量銅纖維，均勾壓入40mm*40mm*2mm方形不銹鋼模具中，最后，將壓好的銅纖維采用高溫固相燒結(jié)工藝得到銅纖維氈基體；
步驟2、銅纖維氈基體表面預(yù)處理，對(duì)步驟I中得到的銅纖維氈基體表面采用丙酮進(jìn)行超聲波清洗，再用去離子水沖洗干凈，接著將超聲波清洗后的銅纖維氈基體浸入濃度為3mol/L的NaOH溶液中堿洗30s~5min，結(jié)束后用去離子水洗凈，最后再浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的HCl溶液中酸洗30s~5min，最后用去離子水清洗干凈，氮?dú)獯蹈桑?br> 步驟3、化學(xué)沉積工藝，將步驟2清洗后的銅纖維氈基體浸泡在化學(xué)沉積溶液中沉積5min~lh,沉積結(jié)束后取出，采用去離子水清洗干凈，然后用氮?dú)獯蹈桑?br> 步驟4、化學(xué)修飾工藝，將將步驟3沉積后的銅纖維氈基體浸泡在化學(xué)修飾溶液中修飾12h~2d，修飾結(jié)束后取出，采用丙酮溶液清洗干凈，然后用氮?dú)獯蹈?，既得到在銅纖維氈基體上構(gòu)造有超疏水/超親油微一納階層復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈。
[0005]進(jìn)一步地，所述機(jī)械加工方法具體包括:首先采用車(chē)床切除銅棒表層氧化層，然后調(diào)整車(chē)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和背吃刀量，采用大刃傾角多齒刀具切制銅纖維。
[0006]進(jìn)一步地，所述銅纖維的直徑為100~300um。
[0007]進(jìn)一步地，所述高溫固相燒結(jié)工藝具體包括:將壓好的銅纖維放入KBF16Q氣氛爐中，在氫氣氛圍、900°C下燒結(jié)1-3小時(shí)，制得銅纖維氈基體。
[0008]進(jìn)一步地，所述銅纖維氈基體的孔隙率為60%~90%。
[0009]進(jìn)一步地，所述化學(xué)沉積溶液為l~3mol/L NaOH和0.05~0.2mol/L K2S2O8的去離子水溶液。
[0010]進(jìn)一步地，所述化學(xué)修飾溶液為0.001-0.01mol/L的硬脂酸乙醇溶液。
[0011]進(jìn)一步地，所述超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈表面去離子水穩(wěn)定接觸角大于 150° 。
[0012]進(jìn)一步地，所述超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈表面油類(lèi)物質(zhì)接觸角小于
5° ο
[0013]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是:提供一種可用于油水分離的超疏水/超親油銅纖維氈的制備方法，該油水分離銅纖維氈制備過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低廉，油水分離效率高。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為高溫固相燒結(jié)制備的銅纖維氈基體SEM照片。
[0015]圖2為銅纖維氈基體經(jīng)化學(xué)沉積操作后放大100倍的SEM照片。
[0016]圖3為銅纖維氈基體經(jīng)化學(xué)沉積操作后放大2000倍的SEM照片。
[0017]圖4為經(jīng)化學(xué)沉積和化學(xué)修飾操作后放大100倍的SEM照片。
[0018]圖5為經(jīng)化學(xué)沉積和化學(xué)修飾操作后放大500倍的SEM照片。
[0019]圖6為超疏水/超親油銅纖維氈的去離子水接觸角照片。
[0020]圖7為超疏水/超親油銅纖維氈的航空煤油接觸角照片。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的發(fā)明目的作進(jìn)一步詳細(xì)地描述，實(shí)施例不能在此一一贅述，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不因此限定于以下實(shí)施例。
實(shí)施例
[0022]一種超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈的制備方法，包括步驟:
步驟1、銅纖維氈基體的制備，通過(guò)機(jī)械加工方法獲得直徑為100~300um銅纖維，接著將銅纖維剪切為長(zhǎng)為15mm左右短纖維，再根據(jù)80%孔隙率稱(chēng)量銅纖維，均勻壓入40mm*40mm*2mm方形不銹鋼模具中，最后，將壓好的銅纖維采用高溫固相燒結(jié)工藝得到銅纖維氈基體，所述機(jī)械加工方法具體包括:首先采用車(chē)床切除銅棒表層氧化層，然后調(diào)整車(chē)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和背吃刀量，采用大刃傾角多齒刀具切制銅纖維；所述高溫固相燒結(jié)工藝具體包括:將壓好的銅纖維放入KBF16Q氣氛爐中，在氫氣氛圍、900°C下燒結(jié)1_3小時(shí)，制得孔隙率為60°/『90%的銅纖維氈基體(見(jiàn)圖1);
步驟2、銅纖維氈基體表面預(yù)處理，對(duì)步驟I中得到的銅纖維氈基體表面采用丙酮進(jìn)行超聲波清洗，再用去離子水沖洗干凈，接著將超聲波清洗后的銅纖維氈基體浸入濃度為3mol/L的NaOH溶液中堿洗30s~5min，結(jié)束后用去離子水洗凈，最后再浸入濃度為5%的HCl溶液中酸洗30s~5min，最后用去離子水清洗干凈，氮?dú)獯蹈桑? 步驟3、化學(xué)沉積工藝，將步驟2清洗后的銅纖維氈基體浸泡在濃度為2mol/L的NaOH和濃度為0.lmol/L的K2S2Oj^去離子水溶液中沉積20min，沉積結(jié)束后取出，用去離子水清洗干凈，然后用氮?dú)獯蹈?將圖2、圖3);
步驟4、化學(xué)修飾工藝，將將步驟3沉積后的銅纖維氈基體浸泡在濃度為0.005mol/L的硬脂酸乙醇溶液中修飾2d，修飾結(jié)束后取出，采用丙酮溶液清洗干凈，然后用氮?dú)獯蹈桑揎椊Y(jié)束后取出，采用丙酮溶液清洗干凈，然后用氮?dú)獯蹈桑鹊玫皆阢~纖維氈基體上構(gòu)造有超疏水/超親油微一納階層復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈(圖4、圖5)。
[0023]如圖6所示，本實(shí)施例通過(guò)微量注射器在所述超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈表面滴上體積為4微升的去離子水水滴，所述去離子水水滴在所述超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈表面穩(wěn)定接觸角大于150°，顯示出本實(shí)施例的超疏水特性。
[0024]如圖7所示，本實(shí)施例通過(guò)微量注射器在所述超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈表面滴體積為4微升的航空煤油，所述航空煤油被超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈迅速吸收，航空煤油的接觸角小到無(wú)法測(cè)量的地步，顯示出本實(shí)施例的超親油特性。
[0025]本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈的制備方法，其特征在于，包括步驟: 步驟1、銅纖維氈基體的制備，通過(guò)機(jī)械加工方法獲得銅纖維，接著將銅纖維剪切為長(zhǎng)為15mm左右短纖維，再根據(jù)80%孔隙率稱(chēng)量銅纖維，均勾壓入40mm*40mm*2mm方形不銹鋼模具中，最后，將壓好的銅纖維采用高溫固相燒結(jié)工藝得到銅纖維氈基體； 步驟2、銅纖維氈基體表面預(yù)處理，對(duì)步驟I中得到的銅纖維氈基體表面采用丙酮進(jìn)行超聲波清洗，再用去離子水沖洗干凈，接著將超聲波清洗后的銅纖維氈基體浸入濃度為3mol/L的NaOH溶液中堿洗30s~5min，結(jié)束后用去離子水洗凈，最后再浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的HCl溶液中酸洗30s~5min，最后用去離子水清洗干凈，氮?dú)獯蹈桑? 步驟3、化學(xué)沉積工藝，將步驟2清洗后的銅纖維氈基體浸泡在化學(xué)沉積溶液中沉積5min~lh,沉積結(jié)束后取出，采用去離子水清洗干凈，然后用氮?dú)獯蹈桑? 步驟4、化學(xué)修飾工藝，將將步驟3沉積后的銅纖維氈基體浸泡在化學(xué)修飾溶液中修飾12h~2d，修飾結(jié)束后取出，采用丙酮溶液清洗干凈，然后用氮?dú)獯蹈桑鹊玫皆阢~纖維氈基體上構(gòu)造有超疏水/超親油微一納階層復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈的制備方法，其特征在于，所述機(jī)械加工方法具體包括: 首先采用車(chē)床切除銅棒表層氧化層，然后調(diào)整車(chē)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和背吃刀量，采用大刃傾角多齒刀具切制銅纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈的制備方法，其特征在于，所述銅纖維的直徑為100~300um。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈的制備方法，其特征在于，所述高溫固相燒結(jié)工藝具體包括:將壓好的銅纖維放入KBF16Q氣氛爐中，在氫氣氛圍、900°C下燒結(jié)1-3小時(shí)，制得銅纖維氈基體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈的制備方法，其特征在于:所述銅纖維氈基體的孔隙率為60°/『90%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈的制備方法，其特征在于:所述化學(xué)沉積溶液為l~3mol/L NaOH和0.05-0.2mol/L K2S2O8的去離子水溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈的制備方法，其特征在于:所述化學(xué)修飾溶液為0.001-0.01mol/L的硬脂酸乙醇溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈的制備方法，其特征在于:所述超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈表面去離子水穩(wěn)定接觸角大于150°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈的制備方法，其特征在于:所述超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈表面油類(lèi)物質(zhì)接觸角小于5°。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種超疏水/超親油的油水分離銅纖維氈的制備方法，包括步驟：步驟1、銅纖維氈基體的制備；步驟2、銅纖維氈基體表面預(yù)處理，步驟3、化學(xué)沉積工藝；步驟4，化學(xué)修飾工藝。本發(fā)明通過(guò)對(duì)采用高溫固相燒結(jié)制備的銅纖維氈基體表面先后進(jìn)行化學(xué)沉積和化學(xué)修飾工藝，加工制備出了微觀形貌為微—納階層復(fù)合的結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)使纖維氈擁有了良好的疏水親油特性，從而可應(yīng)用于油水分離中，該油水分離銅纖維氈制備過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低廉，油水分離效率高。
【IPC分類(lèi)】B22F3-16, C23C22-63, C23C22-02, B01D17-022
【公開(kāi)號(hào)】CN104525951
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410846141
【發(fā)明人】湯勇, 胡進(jìn)溢, 周波, 張旭鎮(zhèn), 袁偉
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月31日