超浸潤性界面材料的制備及其在油水分離中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2021-09-29 15:10
隨著全球能源需求的快速增長,原油開采不斷加劇,海洋溢油、漏油和工業(yè)用油的隨意排放,給生態(tài)環(huán)境和人類生活造成了嚴(yán)重的傷害。眾所周知,水相和油相的表面張力存在明顯的差異,因此可以嘗試使用對水和油具有不同潤濕性能的材料來處理油水混合物。受自然界中許多動植物超浸潤現(xiàn)象的啟發(fā),人們研究制備了多種超潤濕材料,如超疏水/超親油材料、超親水/水下超疏油材料等,并將它們應(yīng)用于油水分離中,但這些材料普遍存在原材料價(jià)格昂貴、制備過程復(fù)雜和穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。為了解決這些缺陷,本文以生活中常見的、廉價(jià)的材料作為基底,制備出了多種具有超浸潤性界面的油水分離材料,并研究了這些材料的油水分離性能。主要結(jié)論如下:1.采用密度小、孔隙率高、耐高溫的三聚氰胺-甲醛（MF）商用海綿為基體,制備了一種具有超疏水/超親油性能的海綿。受荷葉效應(yīng)的啟發(fā),首先利用聚吡咯和納米銀（Ag）顆粒在MF海綿表面構(gòu)筑粗糙的微-納米結(jié)構(gòu),最后修飾一層低表面能的化學(xué)物質(zhì)（十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷）。對原始海綿及改性后的海綿分別通過掃描電子顯微鏡（SEM）,全反射傅立葉紅外光譜（ATR-FTIR）以及X射線光電子能譜分析儀（XPS）等表征手段證明其表...
【文章來源】：西南大學(xué)重慶市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：81 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
a)魚鱗表面光學(xué)圖片；b)魚鱗表面結(jié)構(gòu)SEM圖
表面構(gòu)筑一定的粗糙結(jié)構(gòu)，然后再用低表面能物質(zhì)對粗糙表面進(jìn)行修飾；2) 在低表面能固體物質(zhì)表面直接構(gòu)筑粗糙結(jié)構(gòu)。圖1-5 集油泵裝置從水中連續(xù)收集浮油的照片F(xiàn)ig.1-5 Photographs of the oil collection apparatus continuously collecting floating oil (n-hexanedyed in red) on a moving water surface[55]江雷課題組首次報(bào)道利用簡單的噴霧干燥法制備了超疏水/超親油鋼網(wǎng)[56]，并且僅依靠重力的作用，成功地分離了菜籽油和水的混合物。該研究成果引起國內(nèi)外學(xué)者的極大關(guān)注。例如，HaChang-Sik 課題組[57]利用荷葉粉，羥基聚二甲基硅
超疏水/超親油MF海綿可通過簡單的吸附-擠壓的機(jī)械過程來實(shí)現(xiàn)回收重復(fù)利用。超疏水 MF 海綿吸油前后的質(zhì)量通過方程 2-1 計(jì)算得到。2.3 結(jié)果與討論2.3.1 超疏水/超親油 MF 海綿的性能分析制備超疏水/超親油 MF 海綿，首先要將原始的 MF 海綿作為基底浸入無水FeCl3的乙醇溶液中，以 Fe3+作為氧化劑，使吡咯單體在海綿表面蒸汽氧化聚合上一層粗糙的聚吡咯 (Polypyrrole,PPy)，得到 MF/PPy海綿。制備過程如圖 2-1 所示，白色 MF 海綿易于物理吸收氯化鐵后變黃，吡咯聚合后，在海綿表面形成了一層黑色的聚吡咯層。 然后，由于聚吡咯本身具有一定的還原性，Ag 納米顆�？梢栽诓惶砑尤魏芜�原劑的情況下，用 AgNO3水溶液原位還原而得到，形成 MF/PPy/Ag 海綿。 最后，在 MF/PPy/Ag 海綿上共價(jià)接枝 G502 以形成氟化的自組裝單層表面，從而得到超疏水的 MF/PPy /Ag/F 海綿。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]用于油水分離的超疏水氧化鋅海綿的制備及其性能[J]. 程千會,劉長松. 中國表面工程. 2018(01)
[2]超疏水材料在油水分離領(lǐng)域應(yīng)用研究現(xiàn)狀及存在的問題[J]. 張雪梅,高曉明,牛風(fēng)興,楊曉霞. 遼寧化工. 2017(12)
[3]A Review of the Development of Properties and Structures Based on Konjac Glucomannan as Functional Materials[J]. 袁毅,王林,龐杰,洪馨,穆若郡,王維海,謝丙清. 結(jié)構(gòu)化學(xué). 2017(02)
[4]仿生水下超疏油表面[J]. 薛眾鑫,江雷. 高分子學(xué)報(bào). 2012(10)
[5]海洋漏油之災(zāi)[J]. 青云. 生命與災(zāi)害. 2011(10)
本文編號：3413928
【文章來源】：西南大學(xué)重慶市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：81 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
a)魚鱗表面光學(xué)圖片；b)魚鱗表面結(jié)構(gòu)SEM圖
表面構(gòu)筑一定的粗糙結(jié)構(gòu)，然后再用低表面能物質(zhì)對粗糙表面進(jìn)行修飾；2) 在低表面能固體物質(zhì)表面直接構(gòu)筑粗糙結(jié)構(gòu)。圖1-5 集油泵裝置從水中連續(xù)收集浮油的照片F(xiàn)ig.1-5 Photographs of the oil collection apparatus continuously collecting floating oil (n-hexanedyed in red) on a moving water surface[55]江雷課題組首次報(bào)道利用簡單的噴霧干燥法制備了超疏水/超親油鋼網(wǎng)[56]，并且僅依靠重力的作用，成功地分離了菜籽油和水的混合物。該研究成果引起國內(nèi)外學(xué)者的極大關(guān)注。例如，HaChang-Sik 課題組[57]利用荷葉粉，羥基聚二甲基硅
超疏水/超親油MF海綿可通過簡單的吸附-擠壓的機(jī)械過程來實(shí)現(xiàn)回收重復(fù)利用。超疏水 MF 海綿吸油前后的質(zhì)量通過方程 2-1 計(jì)算得到。2.3 結(jié)果與討論2.3.1 超疏水/超親油 MF 海綿的性能分析制備超疏水/超親油 MF 海綿，首先要將原始的 MF 海綿作為基底浸入無水FeCl3的乙醇溶液中，以 Fe3+作為氧化劑，使吡咯單體在海綿表面蒸汽氧化聚合上一層粗糙的聚吡咯 (Polypyrrole,PPy)，得到 MF/PPy海綿。制備過程如圖 2-1 所示，白色 MF 海綿易于物理吸收氯化鐵后變黃，吡咯聚合后，在海綿表面形成了一層黑色的聚吡咯層。 然后，由于聚吡咯本身具有一定的還原性，Ag 納米顆�？梢栽诓惶砑尤魏芜�原劑的情況下，用 AgNO3水溶液原位還原而得到，形成 MF/PPy/Ag 海綿。 最后，在 MF/PPy/Ag 海綿上共價(jià)接枝 G502 以形成氟化的自組裝單層表面，從而得到超疏水的 MF/PPy /Ag/F 海綿。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]用于油水分離的超疏水氧化鋅海綿的制備及其性能[J]. 程千會,劉長松. 中國表面工程. 2018(01)
[2]超疏水材料在油水分離領(lǐng)域應(yīng)用研究現(xiàn)狀及存在的問題[J]. 張雪梅,高曉明,牛風(fēng)興,楊曉霞. 遼寧化工. 2017(12)
[3]A Review of the Development of Properties and Structures Based on Konjac Glucomannan as Functional Materials[J]. 袁毅,王林,龐杰,洪馨,穆若郡,王維海,謝丙清. 結(jié)構(gòu)化學(xué). 2017(02)
[4]仿生水下超疏油表面[J]. 薛眾鑫,江雷. 高分子學(xué)報(bào). 2012(10)
[5]海洋漏油之災(zāi)[J]. 青云. 生命與災(zāi)害. 2011(10)
本文編號：3413928
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