本文關(guān)鍵詞：超疏水材料的制備及其油水分離特性研究

  更多相關(guān)文章： Cu微納米顆粒 硬脂酸 超疏水/超親油油水分離材料 油水分離

【摘要】：近年來(lái),環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重,尤其石油泄漏和工業(yè)有機(jī)物的排放對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的損害。對(duì)于此類污染最常用的補(bǔ)救方法包括撇油器,凝固劑,分散劑,生物修復(fù)和原位燃燒。然而這些方法只關(guān)注清理,忽視了它有可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。而仿生的油水分離材料的引入,不僅可以使油水混合物中的油和水分離開,而且可以防止二次污染。仿生的油水分離材料主要包括超疏水-超親油油水分離材料、超親水/超疏油油水分離材料和智能型油水分離材料三大類。而超疏水-超親油油水分離材料相對(duì)于其它兩種分離材料更適合分離大面積的油水混合物。本論文主要研究的是在不同的基底下制備超疏水-超親油油水分離材料。主要包括以下幾部分:(1)以不銹鋼濾網(wǎng)為基底,通過(guò)在表面電沉積Cu納米顆粒來(lái)構(gòu)筑微納米結(jié)構(gòu),然后用低表面能的硬脂酸修飾,制備超疏水超親油的不銹鋼濾網(wǎng)。研究了電沉積時(shí)間、電流強(qiáng)度、電解液溫度和電解液濃度對(duì)不銹鋼濾網(wǎng)的接觸角和滾動(dòng)角的影響,得到了最佳的實(shí)驗(yàn)條件。該條件下制備的超疏水不銹鋼濾網(wǎng)的水相接觸角達(dá)到了152°,油相接觸角為0°。對(duì)該材料的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,超聲清洗1h后,還是具有超疏水性能。經(jīng)過(guò)200℃高溫處理,疏水性能下降,即該材料不適合高溫油水分離。以及p H的適用范圍5-11等。使用該材料進(jìn)行的油水分離測(cè)試表明,該材料可以高效快速地分離一系列油水混合物(重油或輕油),同時(shí)具有良好的分離效率和穩(wěn)定性,并可以循環(huán)使用。(2)面料相較于不銹鋼濾網(wǎng),它具有優(yōu)良的透氣性,柔軟,且廉價(jià)和無(wú)處不在。以面料為基底,通過(guò)在纖維膜表面自組裝一層GO(氧化石墨烯)/CPAM(陽(yáng)離子聚丙烯酰胺)復(fù)合膜,然后用硼氫化鈉在室溫下快速還原,制備了NG(還原的氧化石墨烯)負(fù)載的導(dǎo)電纖維膜,然后在表面電鍍一層Cu納米顆粒來(lái)構(gòu)筑微納米結(jié)構(gòu),再用硬脂酸修飾制備超疏水且超親油的纖維膜。研究了電鍍電壓和電鍍時(shí)間對(duì)纖維膜的接觸角的影響,得到了最佳的實(shí)驗(yàn)條件。該條件下制備的超疏水纖維膜的水相接觸角達(dá)到了153°,而油相則會(huì)快速滲透表面。同時(shí)研究了該材料p H的適用范圍為2-14。使用該材料進(jìn)行的油水分離測(cè)試表明,該材料可以高效快速地分離一系列油水混合物(重油或輕油),同時(shí)具有良好的分離效率和穩(wěn)定性,并可以循環(huán)使用。(3)三聚氰胺海綿(三聚氰胺-甲醛海綿,表示為MF海綿)不僅具有海綿的優(yōu)點(diǎn),而且是一種理想的阻燃劑,在油水分離過(guò)程中減少火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)。以MF海綿為基底,在海綿骨架上分別通過(guò)GO/CPAM復(fù)合膜的構(gòu)筑,電沉積Cu納米顆粒和硬脂酸修飾制備超疏水超親油的MF海綿。研究了電沉積銅的時(shí)間對(duì)于制備MF海綿接觸角的影響,得出90min是最佳的電沉積時(shí)間;該條件下制備的超疏水MF海綿水相的接觸角為154°,油相的接觸角為0°。同時(shí)研究了該材料p H的適用范圍為5-13。超疏水MF海綿具有油水分離的特性。不僅可以通過(guò)將超疏水MF海綿浸入油水混合物中,然后通過(guò)擠壓的方法,將油從海綿中擠出,從而實(shí)現(xiàn)油水分離。而且可以通過(guò)泵抽的方法,來(lái)實(shí)現(xiàn)油水分離。但是超疏水MF海綿用泵抽循環(huán)使用8次后,超疏水特性遭到破壞。
【關(guān)鍵詞】：Cu微納米顆粒 硬脂酸 超疏水/超親油油水分離材料 油水分離
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB34
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 主要符號(hào)說(shuō)明10-11
• 第一章 緒論11-28
• 1.1 前言11
• 1.2 油水分離材料的研究進(jìn)展11-26
• 1.2.1 自然界中存在的超疏水現(xiàn)象以及研究11-13
• 1.2.2 超疏水表面的理論基礎(chǔ)13-15
• 1.2.3 油水分離材料的發(fā)展15-16
• 1.2.4 油水分離材料的研究16-26
• 1.2.4.1 超疏水-超親油油水分離材料16-24
• 1.2.4.2 超親水-超疏油油水分離材料的研究24-25
• 1.2.4.3 智能型油水分離材料的研究25-26
• 1.3 本論文研究?jī)?nèi)容26-28
• 第二章 超疏水/超親油不銹鋼濾網(wǎng)的制備及其在油水分離中的應(yīng)用28-41
• 2.1 引言28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分28-29
• 2.2.1 試劑與儀器28-29
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程29
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論29-35
• 2.3.1 形貌表征29-30
• 2.3.2 潤(rùn)濕性表征30-31
• 2.3.3 EDS表征31-32
• 2.3.4 實(shí)驗(yàn)的影響因素32-35
• 2.3.4.1 電解液中Cu~(2+)的濃度32-33
• 2.3.4.2 電沉積時(shí)間33-34
• 2.3.4.3 電流強(qiáng)度34-35
• 2.3.4.4 電解液溫度35
• 2.4 油水分離性能測(cè)試35-37
• 2.5 材料性能測(cè)試37-40
• 2.5.1 超聲清洗37
• 2.5.2 溫度37-38
• 2.5.3 pH38
• 2.5.4 時(shí)間38-40
• 2.6 結(jié)論40-41
• 第三章 超疏水/超親油纖維膜的制備及其在油水分離中的應(yīng)用41-53
• 3.1 引言41
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分41-43
• 3.2.1 試劑與儀器41-43
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)方法43
• 3.2.2.1 纖維膜/CPAM的制備43
• 3.2.2.2 纖維膜/CPAM/GO的制備43
• 3.2.2.3 纖維膜/CPAM/NG的制備43
• 3.2.2.4 纖維膜/CPAM/NG/Cu的制備43
• 3.2.2.5 硬脂酸修飾纖維膜/CPAM/NG/Cu43
• 3.3 結(jié)果與討論43-46
• 3.3.1 掃描電鏡表征43-45
• 3.3.2 EDS表征45
• 3.3.3 纖維膜表面的紅外表征及分析45-46
• 3.4 潤(rùn)濕性能測(cè)試46-48
• 3.5 實(shí)驗(yàn)影響因素48-50
• 3.5.1 電鍍電壓48-49
• 3.5.2 電鍍時(shí)間49-50
• 3.5.3 pH50
• 3.6 油水分離性能測(cè)試50-52
• 3.7 結(jié)論52-53
• 第四章 超疏水三聚氰胺（MF）海綿的制備及其油水分離中的應(yīng)用53-67
• 4.1 引言53-54
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分54-55
• 4.2.1 試劑和儀器54-55
• 4.2.2 超疏水MF海綿復(fù)合材料的制備55
• 4.2.2.1 MF海綿/CPAM的制備55
• 4.2.2.2 MF海綿/CPAM/GO的制備55
• 4.2.2.3 MF海綿/CPAM/NG的制備55
• 4.2.2.4 MF海綿/CPAM/NG/Cu的制備55
• 4.2.2.5 硬脂酸修飾MF海綿/CPAM/NG/Cu55
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論55-61
• 4.3.1 形貌表征55-56
• 4.3.2 掃描電鏡表征56-58
• 4.3.3 EDS表征58-59
• 4.3.4 電沉積銅的時(shí)間對(duì)復(fù)合材料疏水性能的影響59-60
• 4.3.5 不同pH值對(duì)超疏水MF海綿疏水性能的影響60-61
• 4.4 超疏水MF海綿的特殊浸潤(rùn)性能研究61-63
• 4.5 超疏水MF海綿的油水分離過(guò)程63-65
• 4.6 結(jié)論65-67
• 第五章 總結(jié)67-69
• 參考文獻(xiàn)69-76
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文76-77
• 致謝77

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