一種聚苯胺修飾多孔材料的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種聚苯胺修飾多孔材料的方法，屬于表面改性技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著工業發展以及城市化進程的加快，工業污水及生活廢水的排放加劇，從而給河流造成了巨大的污染；此外，海洋活動的日益增多如:海洋石油的開采和泄漏事故、船舶的廢氣及廢水排放等也造成了海洋污染，而含油廢水是其中主要的污染源。如何實現含油廢水尤其是水包油乳液的凈化處理進而實現凈化污水的再利用具有重要意義。
[0003]傳統的油水分離方法包括重力法、離心法、蒸餾法、化學法等等。但這些方法不僅需要耗能而且費時費力，操作復雜，往往還受困于大規模的分離。因此，膜分離方法得到了廣泛的關注。微濾膜、納濾膜和超濾膜在油水分離尤其是乳液分離中開始逐漸為大家應用，但是這些膜存在流速低，容易被污染，從而導致其使用壽命短的缺陷。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種方便、高效的聚苯胺修飾多孔材料的方法，采用化學氧化聚合聚苯胺(PANI)的方法，使其在不銹鋼網和濾膜上原位聚合生長，從而在濾膜及不銹鋼網表面牢固的包覆一層致密的聚苯胺納米纖維，實現不銹鋼網和濾膜的潤濕性的改變，從而實現油水的有效分離。
[0005]—種聚苯胺修飾多孔材料的方法，其特征在于包括以下步驟:
1)用IM的高氯酸溶液配制0.02-0.04M的苯胺-高氯酸溶液和0.01-0.02M的過硫酸銨-高氯酸溶液；
2)將不銹鋼網(SSM)或聚偏氟乙烯(PVDF)濾膜用乙醇和蒸餾水各浸泡清洗，干燥，然后依次加入0.02-0.04M的苯胺-高氯酸溶液、0.01-0.02M的過硫酸銨-高氯酸溶液，在室溫或者冰水浴中攪拌反應8~12小時，取出不銹鋼網和濾膜，用蒸餾水清洗，干燥。
[0006]所述不銹鋼網的目數為400 -2300目。
[0007]所述聚偏氟乙烯濾膜的孔徑為0.22 ~ 2μπι。
[0008]所述苯胺-高氯酸溶液與過硫酸銨-高氯酸溶液的體積比為1:1。
[0009]所述苯胺與過硫酸銨的摩爾比為2:1。
[0010]用聚苯胺修飾聚偏氟乙烯濾膜時步驟2)在冰水浴中進行。
[0011]PANI修飾后的不銹鋼網用于油水兩相混合物和不含表面活性劑乳液的分離。
[0012]PANI修飾后的聚偏氟乙烯濾膜用于含表面活性劑的水包油乳液的分離。
[0013]所述表面活性劑為Tween 80或十二烷基苯磺酸鈉(SDS)。
[0014]與現有技術相比，本發明的優點在于:
1、本發明工藝簡單，原料易得，成本低。
[0015]2、本發明所述聚苯胺修飾的多孔材料具有良好的耐酸堿和鹽的特性，具有極高的穩定性。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明實施例1中PANI修飾前后的400目不銹鋼網的掃描電鏡(SEM)照片，其中a和b是原始不銹鋼網的不同放大倍數的電鏡照片，c和d是聚苯胺修飾后的不銹鋼網的不同放大倍數照片。
[0017]圖2為本發明實施例1中利用PANI修飾后的400目不銹鋼網進行油水兩相混合物分離過程的光學照片。
[0018]圖3為本發明實施例2中PANI修飾前后的2300目不銹鋼網的SEM照片，其中a和b是原始不銹鋼網的不同放大倍數的平面照片，c是原始不銹鋼網的截面照片，d和e是PANI修飾后的不銹鋼網的不同放大倍數的平面照片，f是PANI修飾后的不銹鋼網的截面照片。
[0019]圖4為本發明實施例2中利用PANI修飾的2300目不銹鋼網分離非表面活性劑乳液前后的光學照片。
[0020]圖5為本發明實施例3中PANI修飾前后的0.22 Pm PVDF濾膜的SEM照片，其中a和b是不同放大倍數的原始濾膜照片，c和d是不同放大倍數的PANI修飾后的濾膜照片。
[0021]圖6為本發明實施例3中利用PANI修飾后的0.22 Pm的PVDF濾膜分離不同表面活性劑存在的水包油乳液前后的光學照片，其中a為吐溫80 (Tween 80)存在的乳液，b為十二烷基苯磺酸鈉(SDS)存在的乳液。
[0022]圖7為本發明實施例3中利用PANI修飾后的0.22 Pm的PVDF濾膜分離不同有機溶劑種類的Tween 80表面活性劑存在的水包油乳液前后的光學照片，其中a為正己烷/水乳液，b為十六燒/水乳液，c為石油醚/水乳液。
[0023]圖8為本發明實施例2和例3中不銹鋼網和濾膜在PANI修飾前后的潤濕性的改變，其中a表示修飾前和修飾后的2300目的不銹鋼網的水的接觸角，可以看出修飾前不銹鋼網的接觸角在120度左右，修飾后接觸角大約為0~10度，具有超親水性質；b表示0.22Pm的PVDF濾膜PANI修飾前后的水的接觸角光學照片，可以看出修飾前接觸角在130度，而修飾后水在表面完全鋪展，具有超親水性質；c表示修飾前后濾膜在水中的存在狀態，原始濾膜漂浮在水面，而修飾后的濾膜沉入水底，表明修飾后濾膜的親水性大大提高。
[0024]圖9為本發明實施例3中0.22 Pm的PVDF濾膜在酸堿鹽中浸泡12 h后的變化情況，其中a為初始放入IM鹽酸、IM氫氧化鈉和飽和的食鹽水中；9b是放置上述溶液12小時之后的狀態，可以看出濾膜顏色基本沒有變化；測試其潤濕性(水下油的接觸角)前后沒有變化，因而PANI修飾后的濾膜具有很高的耐酸堿性。
【具體實施方式】
[0025]
實施例1
(I)基底的處理:
將400目不銹鋼網用乙醇、蒸餾水各清洗多次，60°C烘箱干燥待用。
[0026](2)聚苯胺修飾:
將1mL的0.04M的苯胺-高氯酸溶液倒入盛有不銹鋼網的容器中，然后向其中加入1mL的0.02M的過硫酸銨-高氯酸溶液，常溫下攪拌反應8h，制得聚苯胺修飾的不銹鋼網，掃描光鏡照片如圖1所示，可以看出經過修飾后，原先光滑的不銹鋼網表面包覆了一層聚苯胺納米纖維。
[0027](3)同時將制得的聚苯胺修飾的不銹鋼網用于正己烷和水的油水混合物(水油體積比為1:1)的分離，分離效果如圖2所示，可以看出水完全通過不銹鋼網進入下邊的收集瓶，而油(正己烷)停留在不銹鋼網的上部。
[0028]實施例2
(I)基底的處理:
將2300目不銹鋼網用乙醇、蒸餾水各清洗多次，60°C烘箱干燥待用。
[0029](2)聚苯胺修飾:
將1mL的0.02M的苯胺-高氯酸溶液倒入盛有不銹鋼網的反應容器中，然后向其中加入1mL的0.0lM的過硫酸銨-高氯酸溶液，冰水浴中攪拌反應12h，制得聚苯胺修飾的不銹鋼網，如圖3所示，由其表面和截面的修飾前后光鏡可以看出，修飾后的不銹鋼網表面牢固的生長了一層聚苯胺。
[0030](3)將聚苯胺修飾后的不銹鋼網用于非表面活性劑正己烷乳液的分離，分離效果如圖4所示，可以看出乳液可以有效的分離。正己烷乳液是將正己烷與水以體積比1:9的比例混合后，200w超聲振蕩Ih制得，可以穩定存在4h而不會出現破乳。
[0031]實施例3
(I)基底的處理:
將0.22 Pm的PVDF濾膜用乙醇、蒸餾水各清洗多次，60°C烘箱干燥待用。
[0032](2)聚苯胺修飾:
將1mL的0.02M的苯胺-高氯酸溶液倒入盛有濾膜的反應容器中，然后向其中加入1mL的0.0lM的過硫酸銨-高氯酸溶液，冰水浴中攪拌反應12h，制得聚苯胺修飾的濾膜，如圖5所示，可以看出修飾后的濾膜孔徑變小，并且空隙中有大量的聚苯胺的納米纖維結構存在。
[0033](3)將制得的聚苯胺修飾的濾膜用于lmg/mL Tween80和0.1 mg/mL SDS表面活性劑存在的正己烷的乳液的分離，分離效果如圖6所示，可以看出能夠有效的實現不同表面活性劑乳液的分離。同時將此濾膜用于lmg/mL TweenSO存在的不同有機溶劑類型(正己烷、石油醚、十六烷)的乳液的分離，分離效果如圖7所示，可以看出不同的有機溶劑乳液體系可以得到有效的分離。不同體系的乳液是將不同有機溶劑(正己烷、石油醚、十六烷)與水以體積比1:99的比例混合，然后加入0.02mg/mL~l mg/mL不等的Tween 80或SDS后，攪拌6h后制得，可以穩定存在24小時而不會破乳。
【主權項】
1.一種聚苯胺修飾多孔材料的方法，其特征在于包括以下步驟:1)用IM的高氯酸溶液配制0.02-0.04M的苯胺-高氯酸溶液和0.01-0.02M的過硫酸銨-高氯酸溶液； 2)將不銹鋼網或聚偏氟乙烯濾膜用乙醇和蒸餾水各浸泡清洗，干燥，然后依次加入0.02-0.04M的苯胺-高氯酸溶液、0.01-0.02M的過硫酸銨-高氯酸溶液，在室溫或者冰水浴中攪拌反應8~12小時，取出不銹鋼網和濾膜，用蒸餾水清洗，干燥。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述不銹鋼網的目數為400-2300目。3.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述聚偏氟乙烯濾膜的孔徑為0.22 ~ 2Mm。4.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述苯胺-高氯酸溶液與過硫酸銨-高氯酸溶液的體積比為1:1。5.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述苯胺與過硫酸銨的摩爾比為2:1。6.如權利要求1所述的方法，其特征在于用聚苯胺修飾聚偏氟乙烯濾膜時在冰水浴中進行。7.如權利要求1所述的方法，其特征在于PANI修飾后的不銹鋼網用于油水兩相混合物和不含表面活性劑乳液的分離。8.如權利要求1所述的方法，其特征在于PANI修飾后的聚偏氟乙烯濾膜用于含表面活性劑的水包油乳液的分離。9.如權利要求8所述的方法，其特征在于所述表面活性劑為Tween80或十二燒基苯磺酸鈉。
【專利摘要】本發明涉及一種聚苯胺修飾多孔材料的方法，包括以下步驟：1）用1M的高氯酸溶液配制0.02~0.04M的苯胺-高氯酸溶液和0.01~0.02M的過硫酸銨-高氯酸溶液；2）將不銹鋼網（SSM）或聚偏氟乙烯（PVDF）濾膜用乙醇和蒸餾水各浸泡清洗，干燥，然后依次加入0.02~0.04M的苯胺-高氯酸溶液、0.01~0.02M的過硫酸銨-高氯酸溶液，在室溫或者冰水浴中攪拌反應8~12小時，取出不銹鋼網和濾膜，用蒸餾水清洗，干燥。本發明工藝簡單，原料易得，成本低；聚苯胺修飾的多孔材料具有良好的耐酸堿和鹽的特性，具有極高的穩定性，用于油水兩相混合物和水包油乳液的分離。
【IPC分類】C08G73/02, B01D17/022, B01D39/16, B01D39/14, B01D71/34, B01D67/00, C02F1/40, B01D69/02
【公開號】CN105148619
【申請號】CN201510508982
【發明人】郭志光, 李靜, 劉明明
【申請人】中國科學院蘭州化學物理研究所
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月19日