本文關(guān)鍵詞：超疏水親油3D分級(jí)結(jié)構(gòu)γ-AlOOH膜的制備及油水分離性能研究

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【摘要】：本文采用簡(jiǎn)單的水熱法以硝酸鋁為鋁源,尿素、碳酸氫鈉、草酸鈉、磷酸鈉為沉淀劑及形貌調(diào)控劑,在不銹鋼網(wǎng)表面成功制備出納米片、納米花、納米橢球、捆束狀四種不同形貌的超疏水親油γ-AlOOH涂覆的油水分離網(wǎng)膜。對(duì)所制備樣品進(jìn)行了表征,并研究其油水分離性能。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:以尿素、碳酸氫鈉、草酸鈉、磷酸鈉為沉淀劑,分別研究了沉淀劑添加量、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物形貌的影響。當(dāng)尿素添加量4mmol在150℃條件下反應(yīng)4h,制備得到由納米片自組裝形成的納米花狀分級(jí)結(jié)構(gòu)勃姆石涂覆分離膜,單個(gè)納米花長(zhǎng)度介于600-800nm,寬度介于400-600nm。當(dāng)增加尿素添加量、反應(yīng)溫度及時(shí)間時(shí)得到以納米片為底層,納米花為頂層的“雙層”結(jié)構(gòu)分離膜。當(dāng)碳酸氫鈉添加量0.02mmol在190℃條件下反應(yīng)24h,所得涂覆分離膜由長(zhǎng)度800-900nm,寬度500-700nm的橢球狀勃姆石堆砌構(gòu)成。當(dāng)草酸鈉添加量0.02mmol在190℃條件下反應(yīng)24h,得到涂覆分離膜由長(zhǎng)度0.7-0.9um,寬度0.7-0.8um橢球狀勃姆石堆砌而成。當(dāng)磷酸鈉濃度0.02mmol在190℃下反應(yīng)24h,所得涂覆分離膜由納米針狀結(jié)構(gòu)自組裝形成長(zhǎng)度約0.9-1um,寬度400-500nm的納米捆束狀分級(jí)結(jié)構(gòu)γ-AlOOH堆砌而成。分級(jí)結(jié)構(gòu)勃姆石的形成機(jī)理:在水熱過程中,硝酸鋁所含的鋁離子與無機(jī)鹽水解出的氫氧根離子結(jié)合生成氫氧化鋁膠體,隨反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行生成勃姆石微晶;無機(jī)鹽水解出的陰離子與勃姆石表面相互作用,改變其表面能及離子擇優(yōu)生長(zhǎng)方向,形成不同形貌的勃姆石納米單元,這些納米單元在范德華力作用下自組裝形成分級(jí)結(jié)構(gòu)。對(duì)所制備分離膜進(jìn)行潤(rùn)濕性測(cè)定及油水分離性能研究。結(jié)果表明:制備的γ-AlOOH膜均具有超疏水親油性能,并表現(xiàn)出良好的油水分離效率。對(duì)于尿素體系,尿素添加量為6.4mmol反應(yīng)條件為150℃下4h時(shí),所得納米花狀“雙層”結(jié)構(gòu)分離膜具有最大潤(rùn)濕角169.5°,油水分離效率最高達(dá)99.5%。對(duì)于碳酸氫鈉體系,碳酸氫鈉添加量0.02mmol反應(yīng)條件為190℃下24h,所得橢球狀分離膜的分離效果最佳,水的接觸角為169.5°,油水分離效率最高達(dá)99.5%。對(duì)于草酸鈉體系,草酸鈉添加量0.02mmol反應(yīng)條件為190℃下24h,所得納米橢球狀分離膜具有最大水的接觸角值168.9°,油水分離效率最高達(dá)99.4%。對(duì)于磷酸鈉體系,磷酸鈉添加量0.02mmol反應(yīng)條件為190℃下24h,所得分級(jí)結(jié)構(gòu)捆束狀分離膜分離效果最佳,水的接觸角為165.3°,油水分離效率最高達(dá)到98.5%。
【關(guān)鍵詞】：分級(jí)結(jié)構(gòu) 勃姆石 水熱法 超疏水親油 油水分離
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.2;TQ051.893
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1. 緒論10-20
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 超疏水表面的制備11-14
• 1.2.1.1 超疏水表面的制備原理11-12
• 1.2.1.2 超疏水表面的制備方法12-14
• 1.2.2 油水分離技術(shù)研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.2.1 含油廢水的來源14
• 1.2.2.2 油類在水體中的存在形式14-15
• 1.2.2.3 含油廢水常用處理方法15-17
• 1.2.3 超疏水表面在油水分離方面應(yīng)用現(xiàn)狀17-18
• 1.2.3.1 超疏水超親油膜17
• 1.2.3.2 超疏水超疏油膜17
• 1.2.3.3 超疏水性能轉(zhuǎn)變膜17-18
• 1.3 存在的問題18
• 1.4 研究意義及內(nèi)容18-20
• 2. 實(shí)驗(yàn)部分20-24
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備20-21
• 2.3 樣品制備實(shí)驗(yàn)21-22
• 2.4 油水分離實(shí)驗(yàn)22-23
• 2.4.1 油水分離裝置22
• 2.4.2 油水分離方法22-23
• 2.5 樣品表征23-24
• 2.5.1 X射線衍射表征（XRD）23
• 2.5.2 掃描顯微鏡表征（SEM）23
• 2.5.3 視頻光學(xué)角接觸儀（DropMeterA-100p）23-24
• 3. γ-AlOOH涂覆的油水分離網(wǎng)膜的制備24-50
• 3.1 原始不銹鋼網(wǎng)表面形貌及其潤(rùn)濕性能24-25
• 3.2 網(wǎng)膜預(yù)處理工藝及形貌25-28
• 3.2.1 預(yù)處理時(shí)間的影響25-27
• 3.2.2 不銹鋼網(wǎng)孔徑的影響27-28
• 3.3 尿素制備γ-AlOOH網(wǎng)膜研究28-35
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)28-29
• 3.3.2 尿素摩爾量對(duì)勃姆石微觀結(jié)構(gòu)的影響29-32
• 3.3.3 水熱反應(yīng)時(shí)間對(duì)勃姆石微觀結(jié)構(gòu)的影響32-33
• 3.3.4 水熱反應(yīng)溫度對(duì)勃姆石微觀結(jié)構(gòu)的影響33-35
• 3.4 碳酸氫鈉制備γ-AlOOH網(wǎng)膜研究35-40
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)35
• 3.4.2 碳酸氫鈉摩爾量對(duì)勃姆石微觀結(jié)構(gòu)的影響35-37
• 3.4.3 水熱反應(yīng)時(shí)間對(duì)勃姆石微觀結(jié)構(gòu)的影響37-40
• 3.5 草酸鈉制備γ-AlOOH網(wǎng)膜研究40-43
• 3.5.1 實(shí)驗(yàn)40
• 3.5.2 草酸鈉濃度對(duì)勃姆石微觀結(jié)構(gòu)的影響40-42
• 3.5.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)勃姆石微觀結(jié)構(gòu)的影響42-43
• 3.6 磷酸鈉制備γ-AlOOH網(wǎng)膜研究43-47
• 3.6.1 實(shí)驗(yàn)43-44
• 3.6.2 磷酸鈉濃度對(duì)勃姆石微觀結(jié)構(gòu)的影響44-46
• 3.6.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)勃姆石微觀結(jié)構(gòu)的影響46-47
• 3.7 分級(jí)結(jié)構(gòu)勃姆石形成機(jī)理分析47-48
• 本章小結(jié)48-50
• 4. γ-AlOOH網(wǎng)膜表面潤(rùn)濕性及油水分離性能研究50-62
• 4.1 尿素體系50-55
• 4.1.1 不同尿素添加量產(chǎn)物的潤(rùn)濕性50-51
• 4.1.2 不同反應(yīng)時(shí)間產(chǎn)物的潤(rùn)濕性及油水分離性能51-54
• 4.1.3 不同反應(yīng)溫度產(chǎn)物的潤(rùn)濕性及油水分離效率54-55
• 4.2 碳酸氫鈉體系55-58
• 4.2.1 不同碳酸氫鈉添加量產(chǎn)物的潤(rùn)濕性55-56
• 4.2.2 不同反應(yīng)時(shí)間所得產(chǎn)物的潤(rùn)濕性56-57
• 4.2.3 碳酸氫鈉體系油水分離效率57-58
• 4.3 草酸鈉體系58-60
• 4.3.1 不同草酸鈉添加量產(chǎn)物的潤(rùn)濕性58
• 4.3.2 不同反應(yīng)時(shí)間所得產(chǎn)物的潤(rùn)濕性58-59
• 4.3.3 草酸鈉體系油水分離效率59-60
• 4.4 磷酸鈉體系60
• 4.4.1 磷酸鈉體系油水分離效率60
• 本章小結(jié)60-62
• 5. 結(jié)論和展望62-64
• 5.1 結(jié)論62-63
• 5.2 展望63-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果69

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本文編號(hào)：1014648