一种具有pH响应性油水分离铜网的制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及油水分离铜网的制备方法。
【背景技术】
[0002]油水分离是关系人民生活、经济发展与环境安全的重要课题。一方面，随着工业的发展，油品的使用量越来越大，而由于技术落后和管理不善引起的油品水污染情况也频频发生。目前油品的泄露对于生态环境的破坏最为严重，因此如何处理泄露的油品是人们目前关注的焦点。另一方面，来自纺织、食品加工、金属冶炼、制皮制革、石油化工等工业领域产生的大量含油废水已经成为世界范围的重要污染来源。针对以上这些问题和困难，科学家们一直致力于发展新的技术与材料进行高效、可控的油水分离。就过滤型材料来说，传统的过滤材料要么只能分离油中的水(超疏水材料)，要么只能分离水中的油(超亲水材料)。而具有响应性的材料可被应用于人为可控的油水分离，如温度响应、PH响应等，这类材料在人为的条件下就可实现亲水与疏水性能的相互转换。
[0003]就环境响应性材料来说，其响应性往往是通过接枝嵌段共聚物或不同种类的化合物来实现的，但这些材料或多或少要面临以下问题:1.成本昂贵、工艺复杂，不利于工业生产；2.强度太差，材料的寿命和重复使用率低；3.对环境不友好，对人的健康存在潜在威胁等。考虑到以上等问题，开发出廉价、稳定的具有环境响应性的表面在实际应用中具有重大意义。
【发明内容】
[0004]本发明要解决现有环境响应性材料存在成本昂贵、工艺复杂，不利于工业生产，强度差，对环境不友好，对人的健康存在潜在威胁的问题，而提供一种具有pH响应性油水分离铜网的制备方法。
[0005]一、制备单组份聚氨酯溶液:
[0006]将单组份聚氨酯与丙酮混合，得到单组份聚氨酯溶液；
[0007]所述的单组份聚氨酯的质量与丙酮的体积比为(0.005?0.1) g:1mL ；
[0008]二、制备无机粒子分散液:
[0009]将S12粒子、T1 2粒子和丙酮超声混合，得到无机粒子分散液；
[0010]所述的S12粒子与T1 2粒子的质量比为1: (0.33?3);所述的无机粒子分散液中S12粒子和T1 2粒子的总质量百分数为0.5%?15% ;
[0011 ] 三、喷涂单组份聚氨酯溶液:
[0012]①、采用喷嘴直径为0.2mm?Imm的喷枪，并调整喷枪的喷嘴与铜网的待喷涂面的距离为1m?20cm，在喷涂压力为90kPa?300kPa和移动速度为2cm/s?8cm/s的条件下进行喷涂，至铜网的待喷涂面全部均匀喷到单组份聚氨酯溶液；
[0013]②、重复步骤三①4次?8次，得到单面覆有聚氨酯胶层的铜网；
[0014]③、重复步骤三①至②，实现对单面覆有聚氨酯胶层的铜网其余的待喷涂面进行喷涂，完成铜网表面单组份聚氨酯溶液的喷涂，然后在室温下悬挂待溶剂挥发，得到表面覆有聚氨酯胶层的铜网；
[0015]四、喷涂无机粒子分散液:
[0016]①、采用喷嘴直径为0.2mm?Imm的喷枪，并调整喷枪的喷嘴与表面覆有聚氨酯胶层的铜网待喷涂面的距离为1m?20cm，在喷涂压力为90kPa?300kPa和移动速度为2cm/s?8cm/s的条件下进行喷涂，至表面覆有聚氨酯胶层的铜网待喷涂面全部均匀喷到无机粒子分散液；
[0017]②、重复步骤四①4次?8次，得到单面无机粒子修饰的铜网；
[0018]③、重复步骤四①至②，实现对单面无机粒子修饰的铜网其余的待喷涂面进行喷涂，完成铜网表面无机粒子分散液的喷涂，然后在室温下固化，得到无机粒子修饰的具有微纳米粗糙结构的铜网；
[0019]五、制备聚多巴胺包覆的铜网:
[0020]将多巴胺盐酸盐与pH值为7.5?14的碱性缓冲溶液混合，得到浓度为0.lg/L?4g/L含有多巴胺盐酸盐的碱性缓冲溶液，然后将无机粒子修饰的具有微纳米粗糙结构的铜网浸渍于含有多巴胺盐酸盐的碱性缓冲溶液中，反应Ih?30h，反应后用水清洗，得到聚多巴胺包覆的铜网；
[0021]六、制备巯基化合物修饰的铜网:
[0022]将NaOH水溶液滴加到含有巯基长链烷烃和巯基长链烷基酸的乙醇溶液中，直至得到pH = 7.5?14的含有巯基长链烷烃和巯基长链烷基酸的碱性乙醇/水混合溶液，然后将聚多巴胺包覆的铜网浸渍于含有巯基长链烷烃和巯基长链烷基酸的碱性乙醇/水混合溶液中，在温度为20°C?80°C下反应Ih?48h，反应后用无水乙醇清洗，晾干，得到巯基化合物修饰的铜网；
[0023]所述的巯基长链烷烃的碳链长度为6个?30个碳原子；所述的巯基长链烷基酸的碳链长度为6个?30个碳原子；
[0024]所述的巯基长链烷烃与巯基长链烷基酸的摩尔比为1: (0.2?5);所述的含有巯基长链烷烃和巯基长链烷基酸的乙醇溶液中巯基长链烷烃和巯基长链烷基酸为溶质，无水乙醇为溶剂，溶质的浓度为lmmol/L ;
[0025]七、浸泡:
[0026]将质量百分数为37.5%的浓盐酸逐滴滴加到无水乙醇中，直至得到pH = I?6.5的酸性乙醇溶液，将巯基化合物修饰的铜网浸渍于pH值为I?6.5的酸性乙醇溶液中，浸泡时间Ih?24h，浸渍后用水清洗，晾干，得到具有pH响应性油水分离铜网，即完成一种具有pH响应性油水分离铜网的制备方法。
[0027]本发明的有益效果是:1、本发明的方法简单，只需要几步简单的喷涂浸泡便可以完成，不需要任何复杂的设备，原料易得，生产周期短，所有的反应过程均在温和条件下进行
[0028]2.所有原材料和溶剂都是无毒或低毒的，在制备的过程中，唯一需要注意的是溶剂丙酮的使用，丙酮是以喷涂的方式进行使用的，要做好相关的防护措施，除此之外，没有与其他化学品的直接接触的过程，就算发生直接接触也不会对人身安全产生重大影响。
[0029]3、处理后的铜网具有pH响应性:在碱性条件下可完全被水滴润湿，在酸性或中性条件下不会被完全润湿。本方法获得的铜网因其对中性或酸性液体的水溶液接触角较大，对碱性水溶液的接触角为O，从而使其可用于对油水混合物的选择性分离。
[0030]4、处理后的铜网具有较好的耐久性。该方法制备的pH响应铜网克服了以往制备的油水分离铜网表面力学性能欠佳，使用寿命不长等缺陷，提高了油水分离铜网的耐久性，具有良好的应用前景，制备出的铜网表面即使在经过水流反复冲刷后PH响应性基本维持不变。原因如下:
[0031]金属表面一般存在着吸附水(即使经过打磨处理的金属表面也存在微量的吸附水或金属氧化物水合物)，单组份聚氨酯其分子中含有异氰基(-N = C = O)和氨基甲酸酯基(-NH-C00-)，在正常环境下就可在空气中水分子的作用下完全固化。胶黏剂中-NCO与水反应生成的脲键与金属氧化物之间由于氢键而螯合形成酰脲一金属氧化物络合物，-NCO基团还能与金属水合物形成共价键，从而增加了胶与铜网间的粘合力；另一方面，亲水性的S1jP T1 2本身表面含有丰富的羟基，可与未完全固化的胶黏剂之间形成化学键，待胶黏剂在空气中完全固化后，可牢固地附着在胶体表面，形成稳定的微纳米粗糙结构。
[0032]除了使用胶黏剂来增加基底与无机粒子的结合强度外，聚多巴胺涂层被用来赋予表面粗糙结构的PH响应性。聚多巴胺涂层可以与多种基底之间形成牢固的结合，且涂层只有在很强的外力下才会被破坏，通过进一步改性接枝在聚多巴胺涂层上的巯基功能性分子也被证明是十分稳定的，且耐高低温，耐溶剂，除非涂层被破坏，否则功能性分子是不会从涂层表面脱落的。
[0033]本