專利名稱：一種油水分離材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及水處理技術領域，具體涉及一種具有超疏水和超親油的多孔性油水分離材料。
背景技術：
油料中含有的游離水，不僅影響油料的品質，而且城市和工業生產排放的含油污水是環境的嚴重污染源，因而，尋找經濟耐用、效率優良的油水分離方法是工業生產、城市生活亟待解決的課題。目前，油水分離技術領域中應用較多的是裝備復雜、能耗較高的油水分離器。因此能夠找到一種既經濟實用，又能夠連續除掉油中的水，是過濾行業的重要課題。中國專利文獻CN101586024A公開了一種采油用覆膜顆粒及壓裂支撐劑，該覆膜顆粒包含骨料顆粒和包覆于骨料顆粒表面的透油阻水薄膜，其根據增強水的表面張力并破壞油的表面張力的原理制備而成，該覆膜顆粒表面，水的表面張力增大，聚集成液滴狀，不易通過壓裂支撐劑，因而本發明的覆膜顆粒及其壓裂支撐劑在常規大氣壓下透油阻水，在加壓情況下透油阻力明顯小于透水阻力，從而，在采油工業中，有效的降低了出水量，提高了油產量。根據該文獻的記載水在上述覆膜顆粒中滲透慢且量少，表明該覆膜顆粒在一定程度上降低了原有覆膜顆粒的親水性，其靜態下具有一定的阻水作用，在油水分離的應用中，需在靜態下進行油水分離，且分離時間長，油水分離量小，并且分離出的油中還會含有一定量的水，無法實現油和水的完全分離。特別是在大量含油污水的處理中，污水廠的廢水處理是在一個動態的環境下進行的，由于該覆膜顆粒的選擇性有限，其油、水的粘附力基本一致，當含油污水以一定的流速經過覆膜顆粒時，只有一小部分油會滲到覆膜顆粒下，其余部分會被水流帶走，因此該覆膜顆粒完全不能適用于現有的含油污水處理。目前實現油水分 離的油水分離網膜或油水分離網主要是通過改變油和水的接觸角來實現的，中國專利文獻CN100344341C公開了一種超疏水/超親油的油水分離網，主要是將由不銹網、銅、鐵、鈦、鋁等金屬纖維形成的織物網或由滌綸、尼龍、維綸等纖維形成的織物網浸入全氟基硅氧烷中，制成表面覆蓋一薄層聚全氟烷基硅氧烷膜的超疏水/超親油的油水分離網，該金屬網制備方法復雜，需要多次浸泡，固化溫度較高，并且聚全氟烷基硅氧烷與織物網之間基本上屬于物理粘連，使用過程中聚全氟烷基硅氧烷膜容易從網格上脫落，很難重復使用。制備過程中用到大量有毒的有機溶劑，造成嚴重污染。在處理大量的含油廢水時，由于單層油水分離網作用效果有限，往往需要使用多層分離網共同作業，大面積推廣使用成本高。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是現有技術中的油水分離材料有機化合物薄膜易脫落，制備方法復雜，成本高的問題，進而提供一種粘結牢固，制備方法簡單、成本低的油水分離材料。
為此，本發明采取的技術方案為:本發明提供了一種油水分離材料，包括骨料和包覆骨料的親油疏水性樹脂膜，所述親油疏水性樹脂膜為包括氟、硅、硫中一種或幾種的改性樹脂形成的薄膜。所述油水分離材料具有微納復合結構。所述油水分離材料還包括添加劑，所述添加劑的粒徑為0.015-0.020 μ m,所述添加劑與所述親油疏水性樹脂膜的質量比為1-50:100。所述添加劑為無機填料粒子。所述無機填料粒子為硅微粉和/或氧化鋁粉。所述親油疏水性樹脂膜中加入有固化劑，所述固化劑與所述親油疏水性樹脂膜的質量比為50-90:100 ;和/或所述油水分離材料還包括分散劑，所述分散劑與所述親油疏水性樹脂膜的質量比為 1-50:100。所述親油疏水性樹脂膜與所述骨料的質量比為1-30:100,所述骨料為陶粒、石英砂和礫石中的一種或幾種，所述骨料的粒徑為0.074-1.18mm。
本發明還提供了一種權利要求1-7任一所述的油水分離材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟:(I)向骨料中加入親油疏水性樹脂，并攪拌均勻，使樹脂在骨料表面覆膜，所述樹脂與所述骨料的質量比為1-30:100 ；(2)向骨料-樹脂的混合料中加入固化劑，并攪拌均勻，使包覆在骨料表面的樹脂開始固化，所述固化劑與所述親油疏水性樹脂的質量比為50-90:100 ；(3)固化成型；(4) 400-600°C下煅燒2min，使固體形成微納復合結構，得到最終產品。優選地，所述步驟(3)為固化完成后得到的混合物經破碎、篩分得到覆膜顆粒。優選地，所述步驟(3)為所述步驟(2)加入固化劑的所述混合料攪拌均勻后，加入到預設的模具中，100°c下加壓固化形成所需形狀的產品。所述步驟(I)中還包括加入添加劑并攪拌均勻的步驟，所述添加劑與所述親油疏水性樹脂的質量比為1-50:100。所述步驟(2)中還包括加入分散劑并攪拌均勻的步驟，所述分散劑與所述親油疏水性樹脂的質量比為1-50:100。與現有技術相比，本發明的油水分離材料具有如下優點:(I)本發明的油水分離材料使用親油疏水樹脂膜，使得本發明的油水分離材料具有親油疏水的性能，實現油水分離，其中含氟、硅、硫等元素的樹脂其表面能較低，具有親油疏水的特性。(2)本發明的油水分離材料表面具有微納復合結構，可以增強材料的親油疏水性能，并且具有一定的自清潔性能。(3)本發明中的樹脂膜中還包括粒徑為0.015-0.020 μ m的粉體添加劑，進一步增強了本發明油水分離材料具有的微納復合結構，從而進一步加強了材料的疏水性能。(4)在制備油水分離材料的過程中，通過選擇不同的骨料粒徑范圍，實現調節油水分離材料中骨料之間的孔隙，從而達到不同狀態的油水分離的目的，例如處理含游離態油的污水時選擇粒徑相對較大孔隙相對較大的油水分離材料；處理分散態或乳化態的含油污水時宜選擇粒徑相對較小空隙相對較小的油水分離材料。(5)本發明的油水分離材料不僅能夠親油疏水，而且對油的粘滯力遠遠高于水，同時油的前進角要遠遠高于水。當水接觸到分離材料時，接觸角作用和粘附力作用促使水很快滾走，而油一旦接觸到分離材料由于粘結力高，分離材料直接將其粘住，通過對油小的接觸角和大的粘附力實現透油，從而實現很好的油水分離效果。(6)本發明的骨料與樹脂膜之間采用反應性覆膜技術，骨料與樹脂膜之間粘結力強，在使用過程中樹脂膜不易脫落。(7)本發明 中骨料強度高，油水分離材料抗老化性能好。(8)本發明制備方法簡單，并采用沙漠中的風積沙為原材料，成本低，適于工業應用。(9)采用本發明公開的制備方法，制備出具有不同形狀的油水分離材料，以滿足不同情況的使用要求。
具體實施例方式實施例1將IOOg粒徑為0.074-0.085mm的石英砂加到混砂機中攪拌，再向石英砂中加入IOg氟改性環氧樹脂并攪拌均勻形成混合料，使氟改性環氧樹脂在石英砂表面覆膜，然后加入0.1g粒徑為0.015-0.020微米的硅微粉，并攪拌均勻，使硅微粉粘附在氟改性環氧樹脂上，然后加入7g固化劑酚醛胺攪拌均勻，以促進氟改性環氧樹脂的固化，在上述混合料結塊成團前再加入2g分散劑石蠟繼續攪拌，以減少粘連。常溫固化完全后，得到的混合物經破碎、篩分后得到覆膜顆粒，將所述覆膜顆粒在400-60(TC下煅燒2min，使覆膜顆粒表面形成微納復合結構，形成最終產品。實施例2將IOOg粒徑為0.085-1.18mm的陶粒加到混砂機中攪拌，再向石英砂中加入Ig硅改性環氧樹脂并攪拌均勻形成混合料，使硅改性環氧樹脂在陶粒表面覆膜，然后加入0.4g粒徑為0.015-0.020微米的氧化鋁粉，并攪拌均勻，使氧化鋁粉粘附在硅改性環氧樹脂上，然后加入0.5g固化劑脂環胺攪拌均勻，以促進硅改性環氧樹脂的固化，在上述混合料結塊成團前再加入0.5g分散劑鈣基潤滑脂繼續攪拌，以減少粘連。常溫固化完全后，得到的混合物經破碎、篩分后得到覆膜顆粒，將所述覆膜顆粒在400-60(TC下煅燒2min，使覆膜顆粒表面形成微納復合結構，形成最終產品。實施例3將IOOg粒徑為0.074-0.085mm的礫石加到混砂機中攪拌，再向礫石中加入30g聚硫橡膠改性環氧樹脂(環氧樹脂:聚硫橡膠質量比為5:1)并攪拌均勻形成混合料，使聚硫橡膠改性環氧樹脂在礫石表面覆膜，然后加入9g粒徑為0.015-0.020微米的硅微粉和氧化鋁粉的混合物，并攪拌均勻，使硅微粉和氧化鋁粉粘附在聚硫橡膠改性環氧樹脂上，然后加入25g固化劑脂肪胺攪拌均勻，以促進聚硫橡膠改性環氧樹脂的固化，在上述混合料結塊成團前再加入0.3g分散劑鋰基潤滑脂繼續攪拌，以減少粘連。常溫固化完全后，得到的混合物經破碎、篩分后得到覆膜顆粒，將所述覆膜顆粒在400-60(TC下煅燒2min，使覆膜顆粒表面形成微納復合結構，形成最終產品。實施例4將1OOg粒徑為0.074-1.18mm的石英砂和礫石的混合物加到混砂機中攪拌,再向其中加入20g質量比為1:1的氟改性環氧樹脂與硅改性環氧樹脂的混合物，并攪拌均勻形成混合料，使氟硅改性環氧樹脂分別在石英砂和礫石的表面覆膜，然后加入IOg粒徑為
0.015-0.020微米的氧化鋁粉，并攪拌均勻，使氧化鋁粉粘附在氟硅改性環氧樹脂上，然后加入18g固化劑脂環族多胺攪拌均勻，以促進氟硅改性環氧樹脂的固化，在上述混合料結塊成團前再加入2g分散劑石蠟繼續攪拌，以減少粘連。常溫固化完全后，得到的混合物經破碎、篩分后得到覆膜顆粒，將所述覆膜顆粒在400-60(TC下煅燒2min，使覆膜顆粒表面形成微納復合結構，形成最終產品。對比例I將IOOg粒徑為0.074-0.085mm的石英砂加到混砂機中攪拌，再向石英砂中加入IOg酚醛樹脂并攪拌均勻形成混合料，使酚醛樹脂在石英砂表面覆膜，然后加入Ig固化劑烏洛托品攪拌均勻，以促進酚醛樹脂的固化，在上述混合料結塊成團前再加入2g分散劑石蠟繼續攪拌，以減少粘連。常溫固化完全后，得到的混合物經破碎、篩分后得到覆膜顆粒。對比例2本對比例中覆膜顆粒的制備方法與對比例I基本一致，不同之處在于，將得到的覆膜顆粒在400-60(TC下煅燒2min，使覆膜顆粒表面形成微納復合結構。對比例3本對比例中覆膜顆粒的制備方法與對比例I基本一致，不同之處在于，在加入固化劑前還包括加入0.1g粒徑為0.015-0.020微米的硅微粉，并攪拌均勻的步驟。采用接觸角測定儀測定上述實施例中各覆膜顆粒的接觸角，并利用微電子天平測試各覆膜顆粒對煤油的粘附力。結果如表I所示: 表I實施例1-實施例4所述覆膜顆粒的性能數據
權利要求
1.一種油水分離材料，包括骨料和包覆骨料的親油疏水性樹脂膜，其特征在于， 所述親油疏水性樹脂膜為包括氟、硅、硫中一種或幾種的改性樹脂形成的薄膜。
2.根據權利要求1所述的油水分離材料，其特征在于， 所述油水分離材料具有微納復合結構。
3.根據權利要求1或2所述的油水分離材料，其特征在于， 所述油水分離材料還包括添加劑，所述添加劑的粒徑為0.015-0.020 μ m,所述添加劑與所述親油疏水性樹脂膜的質量比為1-50:100。
4.根據權利要求3所述的油水分離材料，其特征在于， 所述添加劑為無機填料粒子。
5.根據權利要求4所述的油水分離材料，其特征在于， 所述無機填料粒子為硅微粉和/或氧化鋁粉。
6.根據權利要求5所述的油水分離材料，其特征在于， 所述親油疏水性樹脂膜中加入有固化劑，所述固化劑與所述親油疏水性樹脂膜的質量比為50-90:100 ;和/或 所述油水分離材料還包括分散劑，所述分散劑與所述親油疏水性樹脂膜的質量比為1-50:100。
7.根據權利要求1-6任一所述的油水分離材料，其特征在于， 所述親油疏水性樹脂膜與所述骨料的質量比為1-30:100, 所述骨料為陶粒、石英砂和礫石中的一種或幾種， 所述骨料的粒徑為0.074-1.18_。
8.—種權利要求1-7任一所述的油水分離材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟: (O向骨料中加入親油疏水性樹脂，并攪拌均勻，使樹脂在骨料表面覆膜，所述樹脂與所述骨料的質量比為1-30:100 ； (2)向骨料-樹脂的混合料中加入固化劑，并攪拌均勻，使包覆在骨料表面的樹脂開始固化，所述固化劑與所述親油疏水性樹脂的質量比為50-90:100 ； (3)固化成型； (4)400-600°C下煅燒2min，使固體形成微納復合結構，得到最終產品。
9.根據權利要求8所述的油水分離材料的制備方法，其特征在于， 所述步驟(3 )為固化完成后得到的混合物經破碎、篩分得到覆膜顆粒。
10.根據權利要求8所述的油水分離材料的制備方法，其特征在于， 所述步驟(3)為所述步驟(2)加入固化劑的所述混合料攪拌均勻后，加入到預設的模具中，100°C下加壓固化形成所需形狀的產品。
11.根據權利要求8-10任一所述的油水分離材料的制備方法，其特征在于， 所述步驟(I)中還包括加入添加劑并攪拌均勻的步驟，所述添加劑與所述親油疏水性樹脂的質量比為1-50:100。
12.根據權利要求8-11任一所述的油水分離材料的制備方法，其特征在于， 所述步驟(2)中還包括加入分散劑并攪拌均勻的步驟，所述分散劑與所述親油疏水性樹脂的質量比為1-50:100。
全文摘要
本發明公開了一種油水分離材料及其制備方法，所述油水分離材料包括骨料和包覆骨料的親油疏水性樹脂膜，所述親油疏水性樹脂膜為包括氟、硅、硫中一種或幾種的改性樹脂形成的薄膜；所述油水分離材料具有微納復合結構；所述油水分離材料還包括添加劑，所述添加劑的粒徑為0.015-0.020μm，所述添加劑與所述親油疏水性樹脂膜的質量比為1-50:100；所述添加劑為硅微粉和/或氧化鋁粉。本發明所述油水分離材料具有超疏水超親油的性能，油水分離效果好，本發明利用反應性覆膜技術制備所述油水分離材料，骨料與樹脂膜之間粘結力強，在使用過程中樹脂膜不易脫落。
文檔編號C04B26/00GK103172299SQ20121035703
公開日2013年6月26日 申請日期2012年9月21日 優先權日2012年9月21日
發明者秦升益, 王光, 胡寶苓, 鐘毓娟 申請人:北京仁創科技集團有限公司