一種仿生油水分離銅網的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種超疏水超親油的油水分離銅網的制備方法，特別涉及一種采用電化學沉積法制備仿生油水分離銅網的方法。
【背景技術】
[0002]在過去的幾年，全世界溢油事故不斷發生，同時大量工業含油廢水直接排放到環境中，對大氣和土壤造成污染，也嚴重危害人類健康。油水分離已成為一個嚴峻的挑戰，引起海內外廣泛關注。目前，油污水處理方法主要分為:膜分離法、撇油器法、離心分離法、生物氧化法、重力分離法、磁選法、浮選法、吸附法和化學法。然而，大多數處理方法存在設備昂貴、處理步驟復雜、處理時間長及對環境造成再生污染等問題。膜分離法雖然處理油水分離過程簡單、高效且方法應用廣泛，但在實際應用中易受污染、不易清洗、運行費用高等問題。為此，研究者們致力于研制新型膜材料，如超疏水膜、超疏油膜、超疏水超親油膜等以克服上述問題。
[0003]在油水分離過程中使用具有特殊潤濕性的選擇性透過材料可使油選擇性地透過網格而將水排斥，輕松解決油水分離問題。在自然界中，許多植物和昆蟲表現出優異的超疏水性，如荷葉、玫瑰花瓣、萬壽菊花瓣、稻葉、水黽、蝴蝶翅膀和蚊子眼睛等。受到上述動植物疏水特性的啟發，可以在普通金屬材料表面制備超疏水試樣，并將其應用于實際工程中。
[0004]人們已嘗試使用多種方法制備超疏水和超親油特性的銅網，如化學刻蝕，電化學沉積法，電紡絲法，溶膠凝膠法，CVD法等。其中，電化學沉積法是通過電化學途徑在材料表面形成微納米尺度雙層分級結構的過程，此方法簡便、快速、成本低廉且易實現。而在銅網上制備出具有微納米分級結構的超疏水超親油表面，并實現高效的油水分離目標，這是一種新的嘗試，對目前油污水處理技術的發展意義重大。
【發明內容】
[0005]本發明的目的就在于，提供一種采用電化學沉積法制備仿生油水分離銅網的方法，所制銅網具有微納米分級結構，表面疏水性顯著提高，可以實現高效的油水分離。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0007]本發明仿照水邑、荷葉、玫瑰花和水稻等動植物體中超疏水性微觀結構的特征，采用電沉積方法，在銅網上制備出類似天然植物葉的微納米尺度雙層分級結構的表面，改善了銅網的表面性能，使其具有超疏水超親油特性。
[0008]—種仿生油水分離銅網的制備方法，包括以下步驟:
[0009]A、對銅網進行預處理:將銅網依次放置于稀鹽酸、丙酮和蒸餾水中超聲波清洗，除去表面的氧化膜和污垢；
[0010]B、電化學沉積:將清洗后的銅網浸入電鍍液中進行電解，所述電鍍液由0.12-0.18mol/L硫酸銅和0.1-0.3mol/L硫酸組成，電鍍液體積為150_250ml，室溫下，以銅板作為陽極，銅網作為陰極對銅網電鍍進行，電壓為3.5-4.5V，電鍍時間為100-400S，置換反應完成后，在銅網表面形成微觀結構為仿生乳突體，即在銅網基底上形成仿生微納米尺度雙層分級結構表面；
[0011]C、表面修飾:電鍍完成后將具有微納米雙層分級結構的銅網浸泡到含有1.5X10 3mol/L月桂酸的乙醇溶液中，1h后取出，在保護氣氛下干燥，便得到具有超疏水超親油特性的銅網。
[0012]本發明的有益效果為:仿生油水分離銅網制備方法其操作簡單、實驗參數可控且成本低廉，此方法可用于制造油水分離材料，該材料具有超疏水超親油性，良好的機械穩定性和重復利用性質。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的采用電化學沉積法制備仿生油水分離銅網方法的過程示意圖。
[0014]圖2為本發明在電壓4.0V，不同電鍍時間下所發明的仿生油水分離銅網電沉積表面的SEM圖。
[0015]圖2a為本發明的仿生油水分離銅網電沉積表面的SEM圖，其中，電鍍時間為Os。
[0016]圖2b為本發明的仿生油水分離銅網電沉積表面的SHM圖，其中，電鍍時間為10s。
[0017]圖2c為本發明的仿生油水分離銅網電沉積表面的SEM圖，其中，電鍍時間為150s。
[0018]圖2d為本發明的仿生油水分離銅網電沉積表面的SHM圖，其中，電鍍時間為250s。
[0019]圖2e為本發明的仿生油水分離銅網電沉積表面的SHM圖，其中，電鍍時間為300s。
[0020]圖2f為本發明的仿生油水分離銅網電沉積表面的SHM圖，其中，電鍍時間為400s。
[0021]圖3為本發明不同電化學沉積時間制得表面的接觸角，其中，電沉積電壓為4V，電鍍時間分別為 100s，150s，200s，250s，300s，350s 和 400s。
[0022]圖中，1.直流電源2.銅板(陽極)3.燒杯4.電鍍液5.攪拌器6.銅網(陰極)。
【具體實施方式】
[0023]本發明受天然植物葉表面疏水自潔的啟發，采用電化學沉積法在銅網基體上制備出具有天然植物葉的微納米尺度雙層分級結構表面，利用其超疏水超親油特性，實現高效的油水分離。
[0024]該方法首先以稀鹽酸、丙酮和蒸餾水清洗銅網前處理工藝；再將銅網浸入電鍍液中進行電化學沉積，使銅網表面的形貌特征發生改變，形成仿生微納米尺度雙層分級結構；電沉積完成后，將具有仿生微納米尺度雙層分級結構的銅網浸入修飾溶液使其表面形成低表面能薄膜，而具有超疏水和超親油特性，具體步驟如下:
[0025]A、對銅網進行預處理:將銅網依次放置于稀鹽酸、丙酮和蒸餾水中超聲波清洗，除去表面的氧化膜和污垢；
[0026]B、電化學沉積:將清洗后的銅網浸入電鍍液中進行電解，所述電鍍液由0.12-0.18mol/L硫酸銅和0.1-0.3mol/L硫酸組成，電鍍液體積為150_250ml，室溫下，以銅板作為陽極，銅網作為陰極對銅網電鍍進行，電壓為3.5-4.5V，電鍍時間為100-400S，置換反應完成后，在銅網表面形成微觀結構為仿生乳突體，即在銅網基底上形成仿生微納米尺度雙層分級結構表面；
[0027]C、表面修飾:電鍍完成后將具有仿生微納米雙層分級結構的銅網浸泡到含有1.5X10 3mol/L月桂酸的乙醇溶液中，1h后取出，在保護氣氛下干燥，便得到具有超疏水超親油特性的銅網。
[0028]所述步驟B中銅網電鍍時間的不同，會影響其表面的形貌特征。
[0029]本發明所采用的銅網面積為4*4cm2，銅網基底的孔徑為100 μπι，電化學沉積后孔徑略有減少。
[0030]實施例1
[0031]—種仿生油水分離銅網的制備方法，具體步驟如下:
[0032]Α、對銅網進行預處理:將銅網依次放置于稀鹽酸、丙酮和蒸餾水中超聲波清洗lOmin，除去表面的氧化膜和污垢；
[0033]B、電化學沉積:將清洗后的銅網浸入電鍍液中進行電解，所述電鍍液由0.12mol/L硫酸銅和0.lmol/L硫酸組成，電鍍液體積為150ml，室溫下，以銅板作為陽極，銅網作為陰極對銅網電鍍進行，電壓為3.5V，電鍍時間為100s，反應完成后，在銅網表面形成微觀結構為仿生乳突體，即在銅網基底上形成仿生微納米尺度雙層分級結構表面；
[0034]C、表面修飾:電鍍完成后