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一种用于废水处理中的油水分离膜及其制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2021-05-06
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2021-07-23
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2041-05-06
基本信息
有效性 实质审查 专利类型 发明专利
申请号 CN202110490649.6 申请日 2021-05-06
公开/公告号 CN113069937A 公开/公告日 2021-07-06
授权日 预估到期日 2041-05-06
申请年 2021年 公开/公告年 2021年
缴费截止日
分类号 B01D71/06B01D67/00C02F1/40C02F1/44 主分类号 B01D71/06
是否联合申请 独立申请 文献类型号 A
独权数量 2 从权数量 3
权利要求数量 5 非专利引证数量 3
引用专利数量 9 被引证专利数量 1
非专利引证 1、C.M. HUANG ET AL: "Preparation of Urushiol-Titanium Chelate Polymer/Multiwall Carbon Nanotubes Composite Honeycomb Films With Chemical Resistance by Breath Figures", 《POLYMER COMPOSITES》; 2、WEIBIN BAI ET AL: "Natural Highly-hydrophobic urushiol@TiO2 coated cotton fabric for effective oil–water separation in highly acidic alkaline and salty environment", 《SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY》; 3、张萌: "漆酚聚氨酯型涂膜的制备及性能研究", 《中国生漆》;
引用专利 JP2010222453A、CN101891205A、US2014144834A1、CN105413752A、CN107812453A、CN108904858A、CN109235039A、CN111021047A、CN112267208A 被引证专利
专利权维持 99 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 长兴光宏新材料科技有限公司 当前专利权人 长兴光宏新材料科技有限公司
发明人 陈鏐任 第一发明人 陈鏐任
地址 浙江省湖州市长兴县虹星桥镇港口村 邮编 313104
申请人数量 1 发明人数量 1
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省湖州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
摘要
本发明公开了一种用于废水处理中的油水分离膜及其制备方法,其制备方法包括制备二氧化碳凝胶;将棉纤维加入到氢氧化钠、尿素和蒸馏水的混合溶液中,搅拌10~20h后,将其放置在‑45~‑38℃的冰箱中,冷冻,得到澄清溶液;将漆酚加入到无水乙醇中,在室温下搅拌,将所述TiO2凝胶加入到该溶液中,搅拌,移至静电纺丝注射泵中,进行纺丝,接收辊上得到纳米薄膜,该膜不从接收辊上取下;将所述棉纤维溶液移入到注射泵中,纺丝在所述纳米薄膜上,纳米膜上面覆盖一层纤维膜,将其取下,将纤维膜朝下,纳米薄膜朝上放置在金属网架上,金属网架放置在装有乙醇溶液的容器中,加热产生乙醇蒸汽熏蒸,抽真空干燥,得到所述分离膜。本发明膜具有优异的优势分离效率和力学性能。
  • 摘要附图
    一种用于废水处理中的油水分离膜及其制备方法
  • 说明书附图:图1
    一种用于废水处理中的油水分离膜及其制备方法
  • 说明书附图:图2
    一种用于废水处理中的油水分离膜及其制备方法
  • 说明书附图:图3
    一种用于废水处理中的油水分离膜及其制备方法
  • 说明书附图:图4
    一种用于废水处理中的油水分离膜及其制备方法
  • 说明书附图:图5
    一种用于废水处理中的油水分离膜及其制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-07-23 实质审查的生效 IPC(主分类): B01D 71/06 专利申请号: 202110490649.6 申请日: 2021.05.06
2 2021-07-06 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种用于废水处理中的油水分离膜,其特征在于,该油水分离膜有两层,上层为漆酚/二氧化钛纳米纤维膜,下层为棉纤维纳米膜,通过蒸汽熏蒸的方法是上层的漆酚/二氧化钛纳米纤维膜部分溶解包覆在棉纤维纳米膜上。

2.根据权利要求1所述的一种用于废水处理中的油水分离膜的制备方法,其特征在于,其制备方法包括以下步骤:
S1:制备二氧化钛凝胶;
S2:将棉纤维加入到氢氧化钠、尿素和蒸馏水的混合溶液中,搅拌10~20h后,将其放置在‑45~‑38℃的冰箱中,冷冻6~8h,然后每个2~3h取出解冻搅拌10min,如此反复3~5次后得到澄清溶液;
S3:将漆酚加入到无水乙醇中,其中漆酚和无水乙醇的质量比为1:15~23,在室温下搅拌,然后将步骤S1中的TiO2凝胶加入到该溶液中,搅拌30~40min,将其移至静电纺丝注射泵中,在注射电压为18~21kV,注射距离为12~15cm,注射速率为0.2~0.3mL/min,进行纺丝,在接收辊上得到纳米薄膜,该膜不从接收辊上取下;
S4:将步骤S2的棉纤维溶液移入到注射泵中,在注射电压为15~18kV,注射距离为10~
12cm,注射速率为0.3~0.5mL/min,纺丝在步骤S3的纳米薄膜上,都在纳米膜上面覆盖一层纤维膜,然后将其取下,将纤维膜朝下,纳米薄膜朝上放置在金属网架上,金属网架放置在装有乙醇溶液的容器中,加热到55~65℃,产生乙醇蒸汽,加热熏蒸30~60min后冷却,抽真空在80~95℃下干燥3~5h,得到所述分离膜。

3.根据权利要求2所述的一种用于废水处理中的油水分离膜的制备方法,其特征在于,所述的二氧化钛凝胶的制备包括以下步骤:
1)将钛酸四丁酯缓慢加进无水乙醇溶液中,在室温下搅拌,其中钛酸四丁酯和无水乙醇的体积比为(1~2):(6~10.6),得到黄色澄清溶液;
2)将冰醋酸和蒸馏水加入到无水乙醇溶液中,搅拌20~30min后,其中冰醋酸、蒸馏水和无水乙醇的体积比为(1~1.5):(1.1~1.4):(30~56),然后滴加盐酸溶液,调节pH值至
2.5~3,得到澄清溶液;
3)将上述步骤1)中的黄色澄清溶液加入到步骤2)中的澄清溶液中,在40~50℃下搅拌
15~20h,得到TiO2凝胶。

4.根据权利要求2所述的一种用于废水处理中的油水分离膜的制备方法,其特征在于,所述的棉纤维、氢氧化钠、尿素和蒸馏水的质量体积比为(1.2~1.5)g:(11.2~11.8)g:
(4.2~5.6)g:(64~70)mL。

5.根据权利要求2所述的一种用于废水处理中的油水分离膜的制备方法,其特征在于,所述的漆酚结构为:
其中R为C8~C17的烷基或烷烯基。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于分离膜技术领域,具体涉及一种用于废水处理中的油水分离膜及其制备方法。

背景技术

[0002] 水资源的匮乏和日益严重的水污染已成为制约社会进步和经济发展的瓶颈。含油废水作为一种常见的污染源,其对环境保护和生态平衡危害极大,而水是生产和生活的重要资源,因此,从含油废水中有效分离油是一项具有挑战性的任务。在众多的油水分离方法中,油水分离膜可选择性地吸收油或水,具有分离效率高且不易造成二次污染等优点从而引发广泛关注。
[0003] 工业废水和各类生活污水排放到水体环境中,油水分离很难处理,因其附着性高,生态环境污染强,分离不彻底等一系列问题,一直是目前污染防治的重点。传统的处理手段中,如高速离心,物理沉降,凝固分离等物理分离方式,存在效果处理不佳,耗时长,气味残留,占用大量的工厂土地面积等问题,而化学分离方法则可能存在对环境有二次污染等问题。基于此,人们结合物理和化学的方法,利用膜分离法,其制备成本低,分离效率比较高,能够满足环境保护和处理效率的目标,所以成为广泛研究的热点。
[0004] 中国专利文献CN108744600A中公开了一种用于污水处理的油水分离膜的制备方法,以天然酚类化合物和硅烷胺基化合物为原料,制备得到苯并噁嗪单体,将苯并噁嗪单体配成苯并噁嗪溶液;将苯并噁嗪溶液涂覆在用于制作油水分离膜的基材上,得到所述油水分离膜。该油水分离膜在强酸、强碱、高盐等复杂环境下分离效率没有较大变化,具有良好的化学稳定性且制备工艺简单,可一步制成,疏水膜不含氟元素,棉布来源广泛,价格低廉,制备成本低,节能环保,分离效果好等优点。但是该分离膜采用的是将棉布等物质反复浸泡苯并噁嗪溶液中,以此来制备的分离膜致密性较差,负载在基材上的物质容易掉失,在多次循环使用后其油水分离效率变差。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种用于废水处理中的油水分离膜,该油水分离膜有两层,上层为漆酚/二氧化钛纳米纤维膜,下层为棉纤维纳米膜,通过蒸汽熏蒸的方法是上层的漆酚/二氧化钛纳米纤维膜部分溶解包覆在棉纤维纳米膜上,具有较高的致密性和油水分离效率。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种用于废水处理中的油水分离膜的制备方法,其制备方法包括以下步骤:
[0007] S1:制备二氧化钛凝胶。
[0008] S2:将棉纤维加入到氢氧化钠、尿素和蒸馏水的混合溶液中,搅拌10~20h后,将其放置在‑45~‑38℃的冰箱中,冷冻6~8h,然后每个2~3h取出解冻搅拌10min,如此反复3~5次后得到澄清溶液。
[0009] S3:将漆酚加入到无水乙醇中,其中漆酚和无水乙醇的质量比为1:15~23,在室温下搅拌,然后将步骤S1中的TiO2凝胶加入到该溶液中,搅拌30~40min,将其移至静电纺丝注射泵中,在注射电压为18~21kV,注射距离为12~15cm,注射速率为0.2~0.3mL/min,进行纺丝,在接收辊上得到纳米薄膜,该膜不从接收辊上取下。
[0010] S4:将步骤S2的棉纤维溶液移入到注射泵中,在注射电压为15~18kV,注射距离为10~12cm,注射速率为0.3~0.5mL/min,纺丝在步骤S3的纳米薄膜上,都在纳米膜上面覆盖一层纤维膜,然后将其取下,将纤维膜朝下,纳米薄膜朝上放置在金属网架上,金属网架放置在装有乙醇溶液的容器中,加热到55~65℃,产生乙醇蒸汽,加热熏蒸30~60min后冷却,抽真空在80~95℃下干燥3~5h,得到所述分离膜。
[0011] 作为优选方案,上述所述的二氧化钛凝胶的制备包括以下步骤:
[0012] 1)将钛酸四丁酯缓慢加进无水乙醇溶液中,在室温下搅拌,其中钛酸四丁酯和无水乙醇的体积比为(1~2):(6~10.6),得到黄色澄清溶液。
[0013] 2)将冰醋酸和蒸馏水加入到无水乙醇溶液中,搅拌20~30min后,其中冰醋酸、蒸馏水和无水乙醇的体积比为(1~1.5):(1.1~1.4):(30~56),然后滴加盐酸溶液,调节pH值至2.5~3,得到澄清溶液。
[0014] 3)将上述步骤1)中的黄色澄清溶液加入到步骤2)中的澄清溶液中,在40~50℃下搅拌15~20h,得到TiO2凝胶。
[0015] 作为优选方案,上述所述的棉纤维、氢氧化钠、尿素和蒸馏水的质量体积比为(1.2~1.5)g:(11.2~11.8)g:(4.2~5.6)g:(64~70)mL。
[0016] 作为优选方案,上述所述的漆酚结构为:
[0017] 其中R为C8~C17的烷基或烷烯基。
[0018] 与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
[0019] 本发明油水分离膜采用静电纺丝的方法,在棉纤维纳米膜上覆盖一层漆酚/二氧化钛的纳米纤维膜,然后利用乙醇蒸汽熏蒸的方法,使漆酚/二氧化钛纳米纤维膜部分溶解在重力作用下,包裹在棉纤维纳米膜上,该分离膜由此具有更加优异的致密性,进而有更好的油水分离效率。

实施方案

[0025] 下面对本发明实施例作具体详细的说明,本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
[0026] 实施例1
[0027] 一种用于废水处理中的油水分离膜的制备方法,具体包括如下步骤:
[0028] S1:制备二氧化碳凝胶:1)将钛酸四丁酯缓慢加进无水乙醇溶液中,在室温下搅拌,其中钛酸四丁酯和无水乙醇的体积比为1:6,得到黄色澄清溶液。
[0029] 2)将冰醋酸和蒸馏水加入到无水乙醇溶液中,搅拌20min后,其中冰醋酸、蒸馏水和无水乙醇的体积比为1:1.1:30,然后滴加盐酸溶液,调节pH值至2.5,得到澄清溶液。
[0030] 3)将上述步骤1)中的黄色澄清溶液加入到步骤2)中的澄清溶液中,在40℃下搅拌15h,得到TiO2凝胶。
[0031] S2:将棉纤维加入到氢氧化钠、尿素和蒸馏水的混合溶液中,其中棉纤维、氢氧化钠、尿素和蒸馏水的质量体积比为1.2g:11.2g:4.2g:64mL,搅拌10h后,将其放置在‑45℃的冰箱中,冷冻6h,然后每个2h取出解冻搅拌10min,如此反复3次后得到澄清溶液。
[0032] S3:将漆酚加入到无水乙醇中,其中漆酚和无水乙醇的质量比为1:15,在室温下搅拌,然后将步骤S1中的TiO2凝胶加入到该溶液中,搅拌30min,将其移至静电纺丝注射泵中,在注射电压为18kV,注射距离为12cm,注射速率为0.2mL/min,进行纺丝,在接收辊上得到纳米薄膜,该膜不从接收辊上取下。
[0033] S4:将步骤S2的棉纤维溶液移入到注射泵中,在注射电压为15kV,注射距离为10cm,注射速率为0.3mL/min,纺丝在步骤S3的纳米薄膜上,都在纳米膜上面覆盖一层纤维膜,然后将其取下,将纤维膜朝下,纳米薄膜朝上放置在金属网架上,金属网架放置在装有乙醇溶液的容器中,加热到55℃,产生乙醇蒸汽,加热30min后冷却,抽真空在80℃下干燥
3h,得到所述分离膜。
[0034] 实施例2
[0035] 一种用于废水处理中的油水分离膜的制备方法,具体包括如下步骤:
[0036] S1:制备二氧化碳凝胶:1)将钛酸四丁酯缓慢加进无水乙醇溶液中,在室温下搅拌,其中钛酸四丁酯和无水乙醇的体积比为2:10.6,得到黄色澄清溶液。
[0037] 2)将冰醋酸和蒸馏水加入到无水乙醇溶液中,搅拌30min后,其中冰醋酸、蒸馏水和无水乙醇的体积比为1.5:1.4:56,然后滴加盐酸溶液,调节pH值至3,得到澄清溶液。
[0038] 3)将上述步骤1)中的黄色澄清溶液加入到步骤2)中的澄清溶液中,在50℃下搅拌20h,得到TiO2凝胶。
[0039] S2:将棉纤维加入到氢氧化钠、尿素和蒸馏水的混合溶液中,其中棉纤维、氢氧化钠、尿素和蒸馏水的质量体积比为1.5g:11.8g:5.6g:70mL,搅拌20h后,将其放置在‑38℃的冰箱中,冷冻8h,然后每个3h取出解冻搅拌10min,如此反复5次后得到澄清溶液。
[0040] S3:将漆酚加入到无水乙醇中,其中漆酚和无水乙醇的质量比为1:23,在室温下搅拌,然后将步骤S1中的TiO2凝胶加入到该溶液中,搅拌40min,将其移至静电纺丝注射泵中,在注射电压为21kV,注射距离为15cm,注射速率为0.3mL/min,进行纺丝,在接收辊上得到纳米薄膜,该膜不从接收辊上取下。
[0041] S4:将步骤S2的棉纤维溶液移入到注射泵中,在注射电压为15~18kV,注射距离为12cm,注射速率为0.5mL/min,纺丝在步骤S3的纳米薄膜上,都在纳米膜上面覆盖一层纤维膜,然后将其取下,将纤维膜朝下,纳米薄膜朝上放置在金属网架上,金属网架放置在装有乙醇溶液的容器中,加热到65℃,产生乙醇蒸汽,加热60min后冷却,抽真空在95℃下干燥
5h,得到所述分离膜。
[0042] 实施例3
[0043] 一种用于废水处理中的油水分离膜的制备方法,具体包括如下步骤:
[0044] S1:制备二氧化碳凝胶:1)将钛酸四丁酯缓慢加进无水乙醇溶液中,在室温下搅拌,其中钛酸四丁酯和无水乙醇的体积比为1.6:8.6,得到黄色澄清溶液。
[0045] 2)将冰醋酸和蒸馏水加入到无水乙醇溶液中,搅拌25min后,其中冰醋酸、蒸馏水和无水乙醇的体积比为1.2:1.3:46,然后滴加盐酸溶液,调节pH值至3,得到澄清溶液。
[0046] 3)将上述步骤1)中的黄色澄清溶液加入到步骤2)中的澄清溶液中,在40~50℃下搅拌15~20h,得到TiO2凝胶。
[0047] S2:将棉纤维加入到氢氧化钠、尿素和蒸馏水的混合溶液中,其中棉纤维、氢氧化钠、尿素和蒸馏水的质量体积比为1.4g:11.6g:5.2g:68mL,搅拌16h后,将其放置在‑40℃的冰箱中,冷冻7h,然后每个3h取出解冻搅拌10min,如此反复3~5次后得到澄清溶液。
[0048] S3:将漆酚加入到无水乙醇中,其中漆酚和无水乙醇的质量比为1:20,在室温下搅拌,然后将步骤S1中的TiO2凝胶加入到该溶液中,搅拌35min,将其移至静电纺丝注射泵中,在注射电压为20kV,注射距离为14cm,注射速率为0.25mL/min,进行纺丝,在接收辊上得到纳米薄膜,该膜不从接收辊上取下。
[0049] S4:将步骤S2的棉纤维溶液移入到注射泵中,在注射电压为16kV,注射距离为11cm,注射速率为0.4mL/min,纺丝在步骤S3的纳米薄膜上,都在纳米膜上面覆盖一层纤维膜,然后将其取下,将纤维膜朝下,纳米薄膜朝上放置在金属网架上,金属网架放置在装有乙醇溶液的容器中,加热到60℃,产生乙醇蒸汽,加热50min后冷却,抽真空在90℃下干燥
4h,得到所述分离膜。
[0050] 性能测试实验:
[0051] 将实施例1~3所制备的分离膜按照GB/T 1043.1‑2008进行冲击强度测试,按照GB/T1040.2‑2006标准进行拉伸强度测试,其结果如图1所示,
[0052] 将实施例1所制备的分离膜测试其分离效率,选取石油醚、柴油、煤油、正己烷和水按照体积比为1:1混合,然后进行测试,分离效率按照以下公式计算:q=Mt/M0×100%,其中Mt为初始有的重量,M0为分离后油的重量,其结果如图2所示,
[0053] 将实施例1制备的分离膜首先在不同pH值得溶液中浸泡24h,然后取出测试其水接触角,其结果如图3所示;将实施例1制备的分离膜在100~200℃下加热2h后,冷却取出测试其水接触角,其结果如图4所示;将实施例1制备的分离膜循环测试体积比为1:1的柴油和水的油水分离效率,其结果测试如图5所示,
[0054] 从图1中可以看出,实施例1~3制备的分离膜的拉伸强度在36MPa以上,冲击强度2
在15KJ/m以上,具有较好的力学性能,从图2可以看出,实施例1制备的分离膜在四种不同的油水混合物分离过程中,其分离效率均在99.2%左右,具有优异的油水分离效果;从图3和图4可以看出,实施例制备的分离膜在不同酸碱度下其水接触角有一定差异,但即使在pH=1的情况下其水接触角也在138°之上,而且在不同的温度下,其水接触角变化不大,说明该分离膜具有优异的稳定性能;从图5可以看出,在循环分离20次后,该分离膜的分离效率依然在90%以上,说明该膜具有较好的循环稳定性。
[0055] 需要说明的是,本发明其余实施例制备的分离膜与实施例1制备的分离膜具有相同或相近的分离效率,不需在此一一赘述。

附图说明

[0020] 图1为本发明实施例1~3所制备分离膜的拉伸性能和冲击性能图谱;
[0021] 图2为本发明实施例1所制备分离膜不同油水混合物的分离效率图;
[0022] 图3为本发明实施例1所制备分离膜在不同pH值下和水的接触角图;
[0023] 图4为本发明实施例1所制备分离膜在不同温度下和水的接触角图;
[0024] 图5为本发明实施例1所制备分离膜循环20次油水分离效率图。
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