專利名稱：仿生構(gòu)筑基于金屬泡沫的油水分離材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及仿生構(gòu)筑一種基于金屬泡沫的油水分離材料，解決了現(xiàn)有的進(jìn)行油水分離的物質(zhì)吸附有機(jī)物效率低、成本高的技術(shù)問題。
背景技術(shù)：
海底石油的泄漏給我們的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)都帶來了不小的麻煩，對油污的清理的確不是一件容易的事情。研究人員都在試圖找到可以很好的分離油污和水的方法，不僅僅是為了保護(hù)我們的環(huán)境，另一方面也為了盡可能的回收石油這種稀缺的資源。油品中的水分和雜質(zhì)是影響油品質(zhì)量的關(guān)鍵因素，尋求既經(jīng)濟(jì)實(shí)用，又可以連續(xù)不斷的清除油品中的水是分離過程中的一個(gè)重要課題。影響固體表面浸潤性的因素主要有兩個(gè)一是表面化學(xué)組成(表面自由能)，二是表面微觀結(jié)構(gòu)(粗糙度)。隨著人們對自然界中特殊浸潤性表面的深入研·究，有關(guān)特殊浸潤性表面的制備方法不斷涌現(xiàn)。目前大多報(bào)道的方法都集中在將石油從水中分離出來。在這個(gè)過程中，由于吸油材料的親油性質(zhì)，使油污往往會粘附到材料表面和孔隙中，十分難于清除，使得分離方法的效果逐漸變差，對油和材料的回收也成為難題。金屬泡沫是經(jīng)過高科技深加工，將金屬制成泡沫海綿狀，具有最佳三維全貫通網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)。金屬骨架中空并以冶金狀態(tài)彼此交連，體密度僅為金屬的五十分之一，比表面積極大，仍保持金屬的良好理化性質(zhì)，因而全新結(jié)構(gòu)的優(yōu)異特性使之成為功能型新材料，具有較為寬闊的應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種基于金屬泡沫的油水分離材料，采用仿生構(gòu)筑方法，用于實(shí)現(xiàn)油水分離過程，該仿生構(gòu)筑方法流程簡單，采用光引發(fā)聚合的方法，在金屬泡沫上得到以聚合物單體交聯(lián)聚合形成的水凝膠包覆層，從而得到本發(fā)明的基于金屬泡沫的油水分離材料。本發(fā)明的基于金屬泡沫的油水分離材料具有在空氣中及水下超親水和在水下超疏油的性質(zhì)，在水下對潤滑油、原油等在其表面接觸角均大于150°，而且具有對油滴低粘附的特性。本發(fā)明的油水分離材料可應(yīng)用于含油污水處理、化學(xué)分離和環(huán)境保護(hù)等方面。應(yīng)用該油水分離材料進(jìn)行油水分離具有分離效果好、分離速度快、低成本、低能耗、方便、無需其他化學(xué)添加劑、可用于大范圍制備等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提出的仿生構(gòu)筑基于金屬泡沫的油水分離材料，具體包括如下幾個(gè)步驟I、金屬泡沫預(yù)處理依次將金屬泡沫放入去離子水、無水乙醇中進(jìn)行超聲波清洗；清洗后烘干，置于稀硝酸溶液中進(jìn)行輕微腐蝕，然后烘干備用；2、聚丙烯酰胺水凝膠的制備按照質(zhì)量比為50:1. 5:1:0. 5，分別稱取丙烯酰胺、N, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、2，2- 二乙氧基苯乙酮和聚丙烯酰胺，依次將其倒入去離子水中，攪拌均勻，直至成為透明膠體狀。3、將步驟(I)中處理好的金屬泡沫浸入配置好的聚丙烯酰胺水凝膠中，在常溫下浸泡O. 5 3min，使之完全附著后取出，置于表面皿中。
4、將步驟(3)中裝有金屬泡沫的表面皿，置于365nm的紫外光下進(jìn)行照射，照射3h以上；5、將經(jīng)過步驟(4)處理過的金屬泡沫，用去離子水清洗，置于烘箱中干燥，最終得到本發(fā)明的基于金屬泡沫的油水分離材料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于I、本發(fā)明提出的仿生構(gòu)筑基于金屬泡沫的油水分離材料，其制備方法簡單，原料易得，成本低。
2、本發(fā)明提出的基于金屬泡沫的油水分離材料，可用于油水分離，凈化汽油中的水分，在環(huán)保等領(lǐng)域都具有廣泛應(yīng)用。3、本發(fā)明提出的基于金屬泡沫的油水分離材料，該金屬泡沫在水下對油的接觸角大于150°，且低粘附。4、本發(fā)明提出的基于金屬泡沫的油水分離材料，該金屬泡沫無污染，可循環(huán)使用。


圖I為本發(fā)明仿生構(gòu)筑基于金屬泡沫的油水分離材料的方法流程圖；圖2為未采用本發(fā)明方法進(jìn)行處理的金屬泡沫的低倍電鏡照片(SEM)；圖3為未采用本發(fā)明方法進(jìn)行處理的金屬泡沫的高倍電鏡照片(SEM)；圖4為采用本發(fā)明方法處理后得到的油水分離金屬泡沫表面低倍電鏡照片(SEM)；圖5為采用本發(fā)明方法處理后得到的油水分離金屬泡沫表面高倍電鏡照片(SEM)；圖6為未采用本發(fā)明方法處理的金屬泡沫對水的接觸角示意圖；圖7為采用本發(fā)明方法處理后的金屬泡沫對水的接觸角示意圖；圖8為采用本發(fā)明方法處理后的金屬泡沫水下對潤滑油的接觸角示意圖；圖9為采用本發(fā)明方法處理后的金屬泡沫將潤滑油與水的油水混合物分離的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明提出的仿生構(gòu)筑基于金屬泡沫的油水分離材料，如圖I所示，該方法包括以下幾個(gè)步驟第一步、金屬泡沫預(yù)處理取一個(gè)燒杯，倒入去離子水，將金屬泡沫浸入去離子水中，(該金屬泡沫對水接觸角為0°，其形貌如圖2、圖3所示，未經(jīng)過任何處理的金屬泡沫無微-納米級結(jié)構(gòu)，金屬泡沫尺寸選為30mmX50mmX lmm),將燒杯放入超聲裝置中超聲清洗5^20分鐘，以清洗金屬泡沫表面的污潰；倒出清洗液，將無水乙醇(分析醇，乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)^ 99. 7%)倒入燒杯，繼續(xù)超聲清洗金屬泡沫2(Γ60分鐘，脫去金屬泡沫上的油脂，取出烘干(烘箱溫度6(T90°C)后，置于f4mol/L的稀酸(可為稀硝酸、稀鹽酸、稀硫酸，優(yōu)選為稀硝酸)溶液中腐蝕疒10分鐘，取出后烘干(烘箱溫度6(T90°C)待用；所述的金屬泡沫可以采用鎳金屬泡沫、銅金屬泡沫、銅鎳金屬泡沫、鋁金屬泡沫、鐵金屬泡沫等，優(yōu)選為鎳金屬泡沫。第二步、聚丙烯酰胺水凝膠的制備量取20 70ml去離子倒入燒杯中，按照質(zhì)量比為50:1. 5:1:0. 5，分別稱取丙烯酰胺、N, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、2，2- 二乙氧基苯乙酮、聚丙烯酰胺，依次將其倒入上述裝有去離子水的燒杯中，攪拌均勻，直至燒杯內(nèi)溶液成為透明膠體狀，得到聚丙烯酰胺水凝膠。第三步、將第一步中預(yù)處理好的金屬泡沫浸入配置好的聚丙烯酰銨水凝膠中，在常溫下浸泡O. 5 5min (優(yōu)選3min)，使聚丙烯酰胺水凝膠完全附著在金屬泡沫上后取出金屬泡沫，并將金屬泡沫置于表面皿中。第四步、米用光引發(fā)聚合的方法，將表面皿中的金屬泡沫，置于365nm的紫外光下進(jìn)行照射，照射時(shí)間3h以上，在金屬泡沫上得到以聚合物單體交聯(lián)聚合形成的水凝膠包覆層；第五步、將經(jīng)過第四步照射過的金屬泡沫，用去離子水清洗，置于60 90°C烘箱中干燥9(Tl20min，最終得到基于金屬泡沫的油水分離材料。采用本發(fā)明仿生構(gòu)筑的基于金屬泡沫的油水分離材料，如圖4、5所示，經(jīng)過處理后的金屬泡沫出現(xiàn)了明顯的微-納米結(jié)構(gòu)。如圖6、圖7所示，未采用本發(fā)明方法處理的金屬泡沫對水的接觸角為0°，采用本發(fā)明的方法處理的金屬泡沫對水的接觸角為0°，并且如圖8所示，在水下對潤滑油的接觸角大于150°。如圖9所示，本發(fā)明仿生構(gòu)筑的基于金·屬泡沫的油水分離材料，成功的分離了潤滑油和水的油水混合物，水通過金屬泡沫，流進(jìn)燒杯中，而潤滑油則留在金屬泡沫上方玻璃管中，沒有通過。實(shí)施例一應(yīng)用本發(fā)明提出的仿生構(gòu)筑基于金屬泡沫的油水分離材料，選擇鎳金屬泡沫，其方法包括以下幾個(gè)步驟I、金屬泡沫預(yù)處理取一個(gè)燒杯，倒入去離子水，將鎳金屬泡沫(尺寸為30mmX 50mmX lmm)浸入去離子水中，將燒杯放入超聲裝置中超聲清洗5分鐘，以清洗金屬泡沫表面的污潰；倒出清洗液，將無水乙醇(分析醇，乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)> 99. 7%)倒入燒杯，繼續(xù)超聲清洗金屬泡沫20分鐘，脫去金屬泡沫上的油脂，取出烘干(烘箱溫度60°C)后，置于lmol/L的稀硝酸溶液中腐蝕10分鐘，取出后烘干(烘箱溫度60°C)待用；采用稀酸對金屬泡沫進(jìn)行表面腐蝕，目的是讓金屬泡沫的結(jié)構(gòu)更加粗糙，更好的構(gòu)筑微-納米結(jié)構(gòu)。2、聚丙烯酰胺水凝膠的制備量取20ml去離子倒入燒杯中，按照質(zhì)量比為50:1. 5:1:0. 5，分別稱取25g丙烯酰胺、O. 75g N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、O. 5g 2，2-二乙氧基苯乙酮、O. 25g聚丙烯酰胺，將其倒入裝有去離子水的燒杯中，攪拌均勻，直至其成為透明膠體狀。3、將步驟(I)中預(yù)處理好的金屬泡沫浸入配置好的聚丙烯酰胺水凝膠中，在常溫下浸泡O. 5min,使之完全附著后取出，將金屬泡沫置于表面皿中。4、采用光引發(fā)聚合的方法，將表面皿中的金屬泡沫置于365nm的紫外光下進(jìn)行照射，照射時(shí)間3h，在金屬泡沫上得到以聚合物單體交聯(lián)聚合形成的水凝膠包覆層；5、將經(jīng)過步驟(4)照射過的金屬泡沫，用去離子水清洗，置于60°C烘箱中干燥90mi η,得到基于鎳金屬泡沫的油水分離材料。
應(yīng)用上述制備得到的基于鎳金屬泡沫的油水分離材料可以成功的分離汽油、潤滑油、食用油、原油等與水的混合物，如圖9所示，即為本發(fā)明仿生構(gòu)筑的基于鎳金屬泡沫的油水分離材料，成功分離了潤滑油與水的混合物。如圖6、圖7所示，未采用本發(fā)明方法處理的金屬泡沫對水的接觸角為0° ,采用本發(fā)明的方法處理的金屬泡沫對水的接觸角為0°，并且如圖8所示，在水下對潤滑油的接觸角大于150°。實(shí)施例二本發(fā)明提出的仿生構(gòu)筑基于鎳金屬泡沫的油水分離材料，其方法包括以下幾個(gè)步驟I、金屬泡沫預(yù)處理取一個(gè)燒杯，倒入去離子水，將鎳金屬泡沫(尺寸為20mmX40mmX2mm)浸入去離子水中，將燒杯放入超聲裝置中超聲清洗10分鐘，以清洗金屬泡沫表面的污潰；倒出清洗液，將無水乙醇(分析醇，乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)> 99. 7%)倒入燒杯，繼續(xù)超聲清洗金屬泡沫30分鐘，脫去金屬泡沫上的油脂，取出烘干(烘箱溫度70°C)后，置于 2mol/L的稀鹽酸溶液中腐蝕6分鐘，取出后烘干(烘箱溫度70°C)待用；2、聚丙烯酰胺水凝膠的制備量取40ml去離子倒入燒杯中，按照質(zhì)量比為50:1. 5:1:0. 5，分別稱取37. 5g丙烯酰胺、I. 125g N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、O. 75g 2，2_ 二乙氧基苯乙酮、O. 375g聚丙烯酰胺，將其倒入裝有去離子水的燒杯中，攪拌均勻，直至其成為透明膠體狀。3、將步驟(I)中預(yù)處理好的金屬泡沫浸入配置好的聚丙烯酰胺水凝膠中，在常溫下浸泡lmin，使之完全附著后取出，將金屬泡沫置于表面皿中。4、采用光引發(fā)聚合的方法，將表面皿中的金屬泡沫，置于365nm的紫外光下進(jìn)行照射，照射4h，在金屬泡沫上得到以聚合物單體交聯(lián)聚合形成的水凝膠包覆層；5、將經(jīng)過步驟(4)照射過的金屬泡沫，用去離子水清洗，置于70°C烘箱中干燥IOOmin,得到油水分離材料。應(yīng)用上述制備得到的基于鎳金屬泡沫的油水分離材料，可以成功的分離汽油、潤滑油、食用油、原油等與水的混合物。采用本發(fā)明的方法處理的金屬泡沫對水的接觸角為0°，在水下對潤滑油的接觸角大于150°。實(shí)施例三本發(fā)明提出的仿生構(gòu)筑基于鎳金屬泡沫的油水分離材料，其方法包括以下幾個(gè)步驟I、金屬泡沫預(yù)處理取一個(gè)燒杯，倒入去離子水，將鎳金屬泡沫(尺寸為20mmX 50mmX lmm)浸入去離子水中，將燒杯放入超聲裝置中超聲清洗20分鐘，以清洗金屬泡沫表面的污潰；倒出清洗液，將無水乙醇(分析醇，乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)> 99. 7%)倒入燒杯，繼續(xù)超聲清洗金屬泡沫40分鐘，脫去金屬泡沫上的油脂，取出烘干(烘箱溫度80°C )后，置于3mol/L的稀硝酸溶液中腐蝕4分鐘，取出后烘干(烘箱溫度80°C)待用；2、聚丙烯酰胺水凝膠的制備量取60ml去離子倒入燒杯中，按照質(zhì)量比為50:1.5:1:0. 5，40g分別稱取丙烯酰胺、I. 2g N, N，_亞甲基雙丙烯酰胺、O. 8g 2，2- 二乙氧基苯乙酮、O. 4g聚丙烯酰胺，將其倒入裝有去離子水的燒杯中，攪拌均勻，直至其成為透明膠體狀。3、將步驟(I)中預(yù)處理好的金屬泡沫浸入配置好的聚丙烯酰胺水凝膠中，在常溫下浸泡3min,使之完全附著后取出，將金屬泡沫置于表面皿中。4、米用光引發(fā)聚合的方法,將表面皿中的金屬泡沫,置于365nm的紫外光下進(jìn)行照射，照射6h，在金屬泡沫上得到以聚合物單體交聯(lián)聚合形成的水凝膠包覆層；5、將經(jīng)過步驟(4)照射過的金屬泡沫，用去離子水清洗，置于80°C烘箱中干燥IlOmin,得到油水分離材料。應(yīng)用上述制備得到的基于鎳金屬泡沫的油水分離材料，可以成功的分離汽油、潤滑油、食用油、原油等與水的混合物。采用本發(fā)明的方法處理的金屬泡沫對水的接觸角為0°，在水下對潤滑油的接觸角大于150°。實(shí)施例四本發(fā)明提出的仿生構(gòu)筑一種基于鎳金屬泡沫的油水分離材料，其方法包括以下幾個(gè)步驟·I、金屬泡沫預(yù)處理取一個(gè)燒杯，倒入去離子水，將鎳金屬泡沫(尺寸為40mmX 50mmX lmm)浸入去離子水中，將燒杯放入超聲裝置中超聲清洗30分鐘，以清洗金屬泡沫表面的污潰；倒出清洗液，將無水乙醇(分析醇，乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)> 99. 7%)倒入燒杯，繼續(xù)超聲清洗金屬泡沫60分鐘，脫去金屬泡沫上的油脂，取出烘干(烘箱溫度90°C)后，置于4mol/L的稀鹽酸溶液中腐蝕2分鐘，取出后烘干(烘箱溫度90°C)待用；2、聚丙烯酰胺水凝膠的制備量取70ml去離子倒入燒杯中，按照質(zhì)量比為50:1.5:1:0.5,分別稱取50g丙烯酰胺、I. 5gN, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、lg2，2- 二乙氧基苯乙酮、O. 5g聚丙烯酰胺，將其倒入裝有去離子水的燒杯中，攪拌均勻，直至其成為透明膠體狀。3、將步驟(I)中預(yù)處理好的金屬泡沫浸入配置好的聚丙烯酰胺水凝膠中，在常溫下浸泡5min，使之完全附著后取出，將金屬泡沫置于表面皿中。4、采用光引發(fā)聚合的方法，將表面皿中的金屬泡沫，置于365nm的紫外光下進(jìn)行照射，照射6h，在金屬泡沫上得到以聚合物單體交聯(lián)聚合形成的水凝膠包覆層；5、將經(jīng)過步驟(4)照射過的金屬泡沫，用去離子水清洗，置于90°C烘箱中干燥120min,得到油水分離材料。應(yīng)用上述制備得到的基于鎳金屬泡沫的油水分離材料，可以成功的分離汽油、潤滑油、食用油、原油等與水的混合物。采用本發(fā)明的方法處理的金屬泡沫對水的接觸角為0°，在水下對潤滑油的接觸角大于150°。實(shí)施例五本發(fā)明提出的仿生構(gòu)筑一種基于銅金屬泡沫的油水分離材料，其方法包括以下幾個(gè)步驟I、金屬泡沫預(yù)處理取一個(gè)燒杯，倒入去離子水，將銅金屬泡沫(尺寸為40mmX50mmX lmm)浸入去離子水中，將燒杯放入超聲裝置中超聲清洗30分鐘，以清洗金屬泡沫表面的污潰；倒出清洗液，將無水乙醇(分析醇，乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)> 99. 7%)倒入燒杯，繼續(xù)超聲清洗金屬泡沫60分鐘，脫去金屬泡沫上的油脂，取出烘干(烘箱溫度60°C )后，置于4mol/L的稀硝酸溶液中腐蝕2分鐘，取出后烘干(烘箱溫度60°C)待用；2、聚丙烯酰胺水凝膠的制備量取70ml去離子倒入燒杯中，按照質(zhì)量比為50:1.5:1:0. 5，分別稱取50g丙烯酰胺、I. 5g N, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、Ig 2，2- 二乙氧基苯乙酮、O. 5g聚丙烯酰胺，將其倒入裝有去離子水的燒杯中，攪拌均勻，直至其成為透明膠體狀。3、將步驟(I)中預(yù)處理好的金屬泡沫浸入配置好的聚丙烯酰胺水凝膠中，在常溫下浸泡5min，使之完全附著后取出，將金屬泡沫置于表面皿中。4、采用光引發(fā)聚合的方法，將表面皿中的金屬泡沫，置于365nm的紫外光下進(jìn)行照射，照射4h，在金屬泡沫上得到以聚合物單體交聯(lián)聚合形成的水凝膠包覆層；5、將經(jīng)過步驟(4)照射過的金屬泡沫，用去離子水清洗，置于60°C烘箱中干燥120min,得到油水分離材料。應(yīng)用上述制備得到的基于銅金屬泡沫的油水分離材料，可以成功的分離汽油、潤滑油、食用油、原油等與水的混合物。采用本發(fā)明的方法處理的金屬泡沫對水的接觸角為0°，在水下對潤滑油的接觸角大于150°。
實(shí)施例六本發(fā)明提出的仿生構(gòu)筑一種基于鎳銅金屬泡沫的油水分離材料，其方法包括以下幾個(gè)步驟I、金屬泡沫預(yù)處理取一個(gè)燒杯，倒入去離子水，將鎳銅金屬泡沫(尺寸為20mmX40mmX2mm)浸入去離子水中，將燒杯放入超聲裝置中超聲清洗10分鐘，以清洗金屬泡沫表面的污潰；倒出清洗液，將無水乙醇(分析醇，乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)> 99. 7%)倒入燒杯，繼續(xù)超聲清洗金屬泡沫30分鐘，脫去金屬泡沫上的油脂，取出烘干(烘箱溫度70°C)后，置于2mol/L的稀硫酸溶液中腐蝕6分鐘，取出后烘干(烘箱溫度70°C)待用；2、聚丙烯酰胺水凝膠的制備量取40ml去離子倒入燒杯中，按照質(zhì)量比為50:1. 5:1:0. 5，分別稱取37. 5g丙烯酰胺、I. 125g N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、O. 75g 2，2_ 二乙氧基苯乙酮、O. 375g聚丙烯酰胺，將其倒入裝有去離子水的燒杯中，攪拌均勻，直至其成為透明膠體狀。3、將步驟(I)中預(yù)處理好的金屬泡沫浸入配置好的聚丙烯酰胺水凝膠中，在常溫下浸泡lmin，使之完全附著后取出，將金屬泡沫置于表面皿中。4、采用光引發(fā)聚合的方法，將表面皿中的金屬泡沫，置于365nm的紫外光下進(jìn)行照射，照射4h，在金屬泡沫上得到以聚合物單體交聯(lián)聚合形成的水凝膠包覆層；5、將經(jīng)過步驟(4)照射過的金屬泡沫，用去離子水清洗，置于70°C烘箱中干燥IOOmin,得到油水分離材料。應(yīng)用上述制備得到的基于鎳銅金屬泡沫的油水分離材料，可以成功的分離汽油、潤滑油、食用油、原油等與水的混合物。采用本發(fā)明的方法處理的金屬泡沫對水的接觸角為0°，在水下對潤滑油的接觸角大于150°。實(shí)施例七本發(fā)明提出的仿生構(gòu)筑一種基于鋁金屬泡沫的油水分離材料，其方法包括以下幾個(gè)步驟I、金屬泡沫預(yù)處理取一個(gè)燒杯，倒入去離子水，將鋁金屬泡沫(尺寸為30mmX 50mmX lmm)浸入去離子水中，將燒杯放入超聲裝置中超聲清洗5分鐘，以清洗金屬泡沫表面的污潰；倒出清洗液，將無水乙醇(分析醇，乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)> 99. 7%)倒入燒杯，繼續(xù)超聲清洗金屬泡沫20分鐘，脫去金屬泡沫上的油脂，取出烘干(烘箱溫度60°C)后，置于lmol/L的稀硝酸溶液中腐蝕10分鐘，取出后烘干(烘箱溫度60°C)待用；2、聚丙烯酰胺水凝膠的制備量取20ml去離子倒入燒杯中，按照質(zhì)量比為50:1. 5:1:0. 5，分別稱取25g丙烯酰胺、O. 75gN，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、O. 5g 2，2-二乙氧基苯乙酮、O. 25g聚丙烯酰胺，將其倒入裝有去離子水的燒杯中，攪拌均勻，直至其成為透明膠體狀。3、將步驟(I)中預(yù)處理好的金屬泡沫浸入配置好的聚丙烯酰胺水凝膠中，在常溫下浸泡O. 5min,使之完全附著后取出，將金屬泡沫置于表面皿中。4、采用光引發(fā)聚合的方法，將表面皿中的金屬泡沫置于365nm的紫外光下進(jìn)行照射，照射時(shí)間3h，在金屬泡沫上得到以聚合物單體交聯(lián)聚合形成的水凝膠包覆層；5、將經(jīng)過步驟(4)照射過的金屬泡沫，用去離子水清洗，置于60°C烘箱中干燥90min,得到油水分離材料。 應(yīng)用上述制備得到的基于鋁金屬泡沫的油水分離材料，可以成功的分離汽油、潤滑油、食用油、原油等與水的混合物。采用本發(fā)明的方法處理的金屬泡沫對水的接觸角為0°，在水下對潤滑油的接觸角大于150°。實(shí)施例八本發(fā)明提出的仿生構(gòu)筑一種基于鐵金屬泡沫的油水分離材料，其方法包括以下幾個(gè)步驟I、金屬泡沫預(yù)處理取一個(gè)燒杯，倒入去離子水，將鐵金屬泡沫(尺寸為20mmX 50mmX lmm)浸入去離子水中，將燒杯放入超聲裝置中超聲清洗20分鐘，以清洗金屬泡沫表面的污潰；倒出清洗液，將無水乙醇(分析醇，乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)> 99. 7%)倒入燒杯，繼續(xù)超聲清洗金屬泡沫40分鐘，脫去金屬泡沫上的油脂，取出烘干(烘箱溫度80°C )后，置于3mol/L的稀鹽酸溶液中腐蝕4分鐘，取出后烘干(烘箱溫度80°C)待用；2、聚丙烯酰胺水凝膠的制備量取60ml去離子倒入燒杯中，按照質(zhì)量比為50:1.5:1:0. 5，40g分別稱取丙烯酰胺、I. 2g N, N，_亞甲基雙丙烯酰胺、O. 8g 2，2- 二乙氧基苯乙酮、O. 4g聚丙烯酰胺，將其倒入裝有去離子水的燒杯中，攪拌均勻，直至其成為透明膠體狀。3、將步驟(I)中預(yù)處理好的金屬泡沫浸入配置好的聚丙烯酰胺水凝膠中，在常溫下浸泡3min,使之完全附著后取出，將金屬泡沫置于表面皿中。4、采用光引發(fā)聚合的方法，將表面皿中的金屬泡沫，置于365nm的紫外光下進(jìn)行照射，照射6h，在金屬泡沫上得到以聚合物單體交聯(lián)聚合形成的水凝膠包覆層；5、將經(jīng)過步驟(4)照射過的金屬泡沫，用去離子水清洗，置于80°C烘箱中干燥IlOmin,得到油水分離材料。應(yīng)用上述制備得到的基于鐵金屬泡沫的油水分離材料，可以成功的分離汽油、潤滑油、食用油、原油等與水的混合物。采用本發(fā)明的方法處理的金屬泡沫對水的接觸角為0°，在水下對潤滑油的接觸角大于150°。
權(quán)利要求
1.仿生構(gòu)筑基于金屬泡沫的油水分離材料，其特征在于所述的仿生構(gòu)筑包括以下幾個(gè)步驟 (1)金屬泡沫預(yù)處理； (2)聚丙烯酰胺水凝膠的制備按照質(zhì)量比為50:1.5:1:0. 5，分別稱取丙烯酰銨、N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、2，2- 二乙氧基苯乙酮、聚丙烯酰銨，依次放入去離子水中，攪拌均勻，直至其成為透明膠體狀； (3)將步驟(I)中預(yù)處理好的金屬泡沫浸入配置好的聚丙烯酰胺水凝膠中浸泡，使聚丙烯酰胺水凝膠完全附著在金屬泡沫上后取出，置于表面皿中； (4)將步驟(3)中裝有金屬泡沫的表面皿，置于365nm的紫外光下進(jìn)行照射，照射3h以上； (5)將經(jīng)過步驟(4)處理過的金屬泡沫，用去離子水清洗，置于烘箱中干燥，得到基于金屬泡沫的油水分離材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的仿生構(gòu)筑基于金屬泡沫的油水分離材料，其特征在于步驟(O中所述的金屬泡沫預(yù)處理具體為將金屬泡沫浸入去離子水中，超聲清洗，倒出清洗液，將金屬泡沫浸入無水乙醇中，繼續(xù)超聲清洗，取出烘干后，置于稀酸溶液中進(jìn)行輕微腐蝕，取出后烘干備用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿生構(gòu)筑基于金屬泡沫的油水分離材料，其特征在于所述的輕微腐蝕是指在f 4mol/L的稀酸溶液中腐蝕2 10分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的仿生構(gòu)筑基于金屬泡沫的油水分離材料，其特征在于所述的稀酸為f 4mol/L的稀硝酸、稀鹽酸或稀硫酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的仿生構(gòu)筑基于金屬泡沫的油水分離材料，其特征在于步驟(3)中所述的浸泡為在常溫下浸泡O. 5 3min。
6.一種基于金屬泡沫的油水分離材料，其特征在于米用仿生構(gòu)筑方法，基于金屬泡沫的油水分離材料對水的靜態(tài)接觸角為0°，水下對油的接觸角大于150°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于金屬泡沫的油水分離材料，其特征在于所述的基于金屬泡沫的油水分離材料具有微-納米結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種仿生構(gòu)筑基于金屬泡沫的油水分離材料，屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，該仿生構(gòu)筑方法包括金屬泡沫預(yù)處理、聚丙烯酰銨水凝膠的制備、金屬泡沫浸入聚丙烯酰銨水凝膠中、附著有聚丙烯酰銨水凝膠的金屬泡沫在紫外光下照射后取出用去離子水清洗后烘干等步驟。本發(fā)明的制備方法流程簡單，通過硝酸輕微腐蝕、聚丙烯酰銨水凝膠附著，使金屬表面形成超疏油/超親水的表面，使其達(dá)到了油水分離的效果。
文檔編號B01D17/022GK102886155SQ20121035205
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者劉克松, 張璽瑤, 李舟, 江雷 申請人:北京航空航天大學(xué)