本發(fā)明屬于材料制備技術領域，具體為一種一步電沉積制備超疏水/親油油水分離網(wǎng)膜的方法。

背景技術：

近年來，大量增長的工業(yè)含油廢水和日益頻發(fā)的原油泄漏事件使得油水分離成為與化工生產(chǎn)和環(huán)境保護息息相關的熱點問題，因此各種具有油水分離能力的材料被大量的研究與開發(fā)，特別是具有特殊濕潤性界面的材料為解決油水分離問題提供了有效途徑。在諸多特殊濕潤性功能材料中，海綿和泡沫由于具有重量輕，彈性好和多孔等特點而被廣泛的的用來進行油水分離，然而因為吸油的飽和，導致這些材料具有有限的吸附能力，此外這種多孔材料制備常常涉及復雜的化學過程，給環(huán)境帶來嚴重的次生污染且油水分離效率低，這些缺點大大限制了多孔吸附型特殊濕潤性材料在油水分離領域的應用。

為了克服海綿和泡沫在油水分離的缺點，人們發(fā)明制備了許多網(wǎng)膜型材料作為吸附型油水分離材料的替代品，這樣大大提高了油水分離的效率。但現(xiàn)有制備技術由于原料的特殊、加工設備的昂貴、操作過程的復雜、制備條件的苛刻等原因無法大規(guī)模推廣應用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的是針對以上問題，提供一種一步電沉積制備超疏水/親油油水分離網(wǎng)膜的方法；該方法工藝簡單，適合大規(guī)模工業(yè)推廣

本發(fā)明的具體技術方案為：

一種一步電沉積制備超疏水/親油油水分離網(wǎng)膜的方法，包括以下步驟：用預處理過的銅片和金屬網(wǎng)分別做陽極和陰極，在恒定電流0.05～1a/dm²的條件和下，以含有鎳離子水溶液和長鏈烷基硫醇乙醇溶液的混合溶液中加入一定量多巴胺為電解液，超聲電沉積1～30min，即在陰極可得到超疏水/油水油水分離網(wǎng)膜。

進一步的，一步電沉積制備超疏水/親油油水分離網(wǎng)膜的方法，具體步驟為：

1）將金屬網(wǎng)和銅片剪成相同大小，分別用丙酮、乙醇和去離子水超聲清洗以去除金屬網(wǎng)和銅片表面油污，再將金屬網(wǎng)放入4～8mol/l酸性溶液中化學拋光5～10min，隨后取出用去離子水沖洗干凈且烘干備用；所述金屬網(wǎng)的材質(zhì)為不銹鋼網(wǎng)或銅網(wǎng)。所述酸性拋光液為鹽酸、硫酸或氫氟酸。

2）將0.01～0.2mol/l鎳鹽加入到40～100ml去離子水中，溶解后加入10～30ml濃度為2～20ml/l長鏈烷基硫醇乙醇溶液，然后攪拌下加入1～4g/l多巴胺，得到電解液；所述的鎳鹽為硫酸鎳或鹵化鎳。所述長鏈烷基硫醇為十二硫醇、十四硫醇、十六硫醇中的任意一種或幾種的混合物。

3）將預處理過的金屬網(wǎng)基體和銅片放入電沉積裝置中分別作陰陽極，在0.05～1a/dm²電流密度下超聲沉積1～30min；取出基體用酒精沖洗表面殘余溶液，自然風干，得到覆蓋有超疏水/親油復合薄膜的金屬網(wǎng)表面。

該超疏水/親油的油水分離膜的基底為80～400目的金屬網(wǎng)。

本發(fā)明的積極效果體現(xiàn)在：

（一）、采用電沉積技術在金屬網(wǎng)基體上一步電沉積得到覆蓋有超疏水/親油復合薄膜的金屬網(wǎng)表面，無需后續(xù)表面修飾步驟。

（二）、該工藝制備簡單，得到的超疏水/親油膜具有良好的酸堿穩(wěn)定性及高效的油水分離效率，適于大規(guī)模的應用和推廣。

附圖說明

圖1為實施例1制備的具有超疏水/親油油水分離網(wǎng)膜表面的掃描電子顯微鏡照片。

圖2為實施例1制備的具有超疏水/親油油水分離網(wǎng)膜表面的去離子水接觸角照片。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明進一步說明，但不限制本發(fā)明的保護范圍。

實施例1：

將200目304不銹鋼網(wǎng)剪切成5cm×4cm大小，銅片剪切成5cm×4cm×0.1cm大小，分別用丙酮、乙醇和去離子水超聲清15min，以去除金屬網(wǎng)和銅片表面油污，再將金屬網(wǎng)放入4mol/l鹽酸中化學拋光5min，隨后取出用去離子水沖洗干凈且烘干備用。然后將2.6285g硫酸鎳加入到75ml去離子水中，溶解后加入25ml濃度為2ml/l正十二硫醇乙醇溶液，然后攪拌下加入0.1g多巴胺，得到電解液。最后將預處理過的金屬網(wǎng)基體和銅片放入電沉積裝置中分別作陰陽極，在0.04a電流密度下以60hz頻率超聲沉積10min。取出基體用酒精沖洗表面殘余溶液，自然風干，得到覆蓋有超疏水/親油復合薄膜的金屬網(wǎng)表面，該表面水接觸角為158.8°。

實施例2：

將80目銅網(wǎng)剪切成5cm×4cm大小，銅片剪切成5cm×4cm×0.1cm大小，分別用丙酮、乙醇和去離子水超聲清15min，以去除金屬網(wǎng)和銅片表面油污，再將金屬網(wǎng)放入6mol/l硫酸中化學拋光8min，隨后取出用去離子水沖洗干凈且烘干備用。然后將0.6575g硫酸鎳加入到40ml去離子水中，溶解后加入10ml濃度為6ml/l十六硫醇乙醇溶液，然后攪拌下加入0.08g多巴胺，得到電解液。最后將預處理過的金屬網(wǎng)基體和銅片放入電沉積裝置中分別作陰陽極，在0.01a電流密度下以50hz頻率超聲沉積15min。取出基體用酒精沖洗表面殘余溶液，自然風干，得到覆蓋有超疏水/親油復合薄膜的金屬網(wǎng)表面，該表面水接觸角為154.5°。

實施例3：

將400目304不銹鋼網(wǎng)剪切成5cm×4cm大小，銅片剪切成5cm×4cm×0.1cm大小，分別用丙酮、乙醇和去離子水超聲清15min，以去除金屬網(wǎng)和銅片表面油污，再將金屬網(wǎng)放入8mol/l鹽酸中化學拋光10min，隨后取出用去離子水沖洗干凈且烘干備用。然后將0.4754g氯化鎳加入到50ml去離子水中，溶解后加入10ml濃度為10ml/l十四硫醇乙醇溶液，然后攪拌下加入0.1g多巴胺，得到電解液。最后將預處理過的金屬網(wǎng)基體和銅片放入電沉積裝置中分別作陰陽極，在0.2a電流密度下以60hz頻率超聲沉積10min。取出基體用酒精沖洗表面殘余溶液，自然風干，得覆蓋有超疏水/親油復合薄膜的金屬網(wǎng)表面，該表面水接觸角為153.2°。

實施例4：

將160目不銹鋼網(wǎng)剪切成5cm×4cm大小，銅片剪切成5cm×4cm×0.1cm大小，分別用丙酮、乙醇和去離子水超聲清15min，以去除金屬網(wǎng)和銅片表面油污，再將金屬網(wǎng)放入8mol/l鹽酸中化學拋光10min，隨后取出用去離子水沖洗干凈且烘干備用。然后將2.6285g硫酸鎳加入到75ml去離子水中，溶解后加入20ml濃度為20ml/l正十二硫醇乙醇溶液，攪拌下加入0.4g多巴胺，得到電解液。最后將預處理過的金屬網(wǎng)基體和銅片放入電沉積裝置中分別作陰陽極，在0.08a電流密度下以40hz頻率超聲沉積10min。取出基體用酒精沖洗表面殘余溶液，自然風干，得到覆蓋有超疏水/親油復合薄膜的金屬網(wǎng)表面，該表面水接觸角為152.9°。

實施例5

將200目銅網(wǎng)剪切成5cm×4cm大小，銅片剪切成5cm×4cm×0.1cm大小，分別用丙酮、乙醇和去離子水超聲清15min，以去除金屬網(wǎng)和銅片表面油污，再將金屬網(wǎng)放入2mol/l氫氟酸中化學拋光1min，隨后取出用去離子水沖洗干凈且烘干備用。然后將0.6575g硫酸鎳加入到75ml去離子水中，溶解后加入25ml濃度為15ml/l十六硫醇乙醇溶液，然后攪拌下加入0.3g多巴胺，得到電解液。最后將預處理過的金屬網(wǎng)基體和銅片放入電沉積裝置中分別作陰陽極，在0.08a電流密度下以60hz頻率超聲沉積10min。取出基體用酒精沖洗表面殘余溶液，自然風干，得到覆蓋有超疏水/親油復合薄膜的金屬網(wǎng)表面，該表面水接觸角為157.6°。

對比例1：

與實施例1條件相同，但電解液中不添加正十二硫醇乙醇溶液，其余步驟完全一致，其結果是得到的金屬網(wǎng)表面不疏水，主要是因為電沉積只是增加了表面粗糙程度，表面能卻沒有降低，需要另外再進行低表面能物質(zhì)修飾。

對比例2：

與實施例1條件相同，僅將電解液中的正十二硫醇乙醇溶液換成十二烷酸乙醇溶液。其結果是得到的金屬網(wǎng)表面疏水親油效果不好，油水分離效率低、耐久性差。而實施例1條件下制備的網(wǎng)膜經(jīng)測試循環(huán)油水分離30次卻依然能保持著高效的油水分離效率，主要是因為金屬網(wǎng)基體和沉積的鍍層通過聚多巴胺牢牢連接在一起，并且還可以與十二硫醇的巰基發(fā)生化學反應通過化學鍵把低表面物質(zhì)連接起來，形成的表面機械強度提高。

對比例3：

與實施例1條件相同，僅將陽極的銅片換成鎳片。其結果是得到金屬網(wǎng)表面水接觸角為143.2°。主要是因為金屬網(wǎng)上沉積生長的就只有鎳顆粒一種，而鎳顆粒沉積很致密，表面粗糙度不夠。而實施例1條件下陽極銅片會失去電子讓溶液中有銅離子，銅鎳一起沉積增加表面粗糙程度。

對比例4：

與實施例1條件相同，僅將電解液中的硫酸鎳換成硫酸銅。其結果是得到金屬網(wǎng)表面也超疏水且親油。但是金屬網(wǎng)上沉積生長的就只有銅顆粒，而實施例1條件下銅鎳鎳共沉積鎳的加入增加了網(wǎng)膜的耐腐蝕和耐酸堿。

對比例5：

與實施例1條件相同，但電沉積過程中去掉超聲步驟。其結果是得到金屬網(wǎng)表面沉積物質(zhì)十分不均勻，因為多巴胺在該條件下短時間內(nèi)聚合生成聚多巴胺，很容易連接團聚。而實施例1條件下加超聲使溶液中物質(zhì)或離子分散均勻，陰極網(wǎng)膜沉積生成均勻且表面疏水親油一致，油水分離效率高。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域?qū)I(yè)技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。