石化、鋼鐵、焦化、食品加工等行業(yè)產(chǎn)生的含油廢水對(duì)全世界范圍內(nèi)的自然環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)和人類健康都產(chǎn)生了極大的威脅。將基于織物、金屬網(wǎng)和聚合物膜的超親水多孔材料應(yīng)用于油水分離中,是目前最方便、高效的處理方法之一。但現(xiàn)有超親水多孔材料存在制備工藝復(fù)雜、可循環(huán)使用性差、不能吸附重金屬離子等不足,限制了其在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。本論文旨在采用簡(jiǎn)單的方法制備得到超親水多孔材料以實(shí)現(xiàn)高效的油水分離。本論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果包括:（1）將等離子體處理的滌綸織物浸入氨基化的多壁碳納米管（MWCNTs-NH₂）的水分散液中,得到附著有MWCNTs-NH₂的織物;隨后將織物浸入銀氨溶液中,通過(guò)滴加葡萄糖溶液使銀離子原位生成銀納米顆粒（Ag NPs）并被MWCNTs-NH₂上的氨基固載在織物上;最后利用銀與巰基之間所形成的Ag-S鍵,將L-半胱氨酸（L-cys）固載在銀納米顆粒上,得到氨基化多壁碳納米管@銀納米顆粒@L-半胱氨酸（MWCNTs-NH₂@Ag NPs@L-cys）超親水滌綸織物。采用掃描電鏡（SEM）、全反射... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Young’s模型[23]

第一章緒論3除了靜態(tài)液滴接觸角外，接觸角滯后和滾動(dòng)角也可以用于衡量材料表面的潤(rùn)濕性。如圖1-2所示，液滴在傾斜的固體表面呈現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)，其后方的液體向前方推進(jìn)。液滴在固體表面傾斜角增大到一定程度時(shí)開(kāi)始滑落，發(fā)生滑動(dòng)前的液滴前方接觸角即為前進(jìn)角（θA），液滴后方接觸角即為后退角（θC），兩者差值（θA－θC）即為接觸角滯后[27]。接觸角滯后越小，液滴越容易從材料表面滑落。此外，滾動(dòng)角（α）也是判斷固體表面動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕性的重要標(biāo)準(zhǔn)。將液滴置于傾斜的材料表面，并逐漸增大傾斜角度，液滴發(fā)生滾動(dòng)時(shí)的最小傾斜角即為滾動(dòng)角。對(duì)于靜態(tài)接觸角相同的固體表面，α較小的材料表面的疏水性更好。圖1-2前進(jìn)接觸角θA、后退接觸角θC和滾動(dòng)角α的示意圖[23]Fig.1-2ProfilesofadvancingangleθA,recedingangleθAandslidingangleα[23].1.1.2固體表面潤(rùn)濕性的影響因素物質(zhì)是由分子組成的，一般情況下，表層分子的狀態(tài)不同于內(nèi)部分子。其中，內(nèi)部分子在各個(gè)方向的受力相同且合力為零，但表層分子的受力并不對(duì)稱，其合力指向分子內(nèi)部，該向內(nèi)收縮的力即為表面張力（表面自由能）。當(dāng)液體與固體接觸時(shí)，液體傾向于取代固體材料表面的氣體以潤(rùn)濕固體表面，但當(dāng)固體的表面張力遠(yuǎn)小于液體的表面張力時(shí)，液體會(huì)盡可能收縮以減小表面積和自身總能量，導(dǎo)致液滴難以潤(rùn)濕固體表面。因此，固體表面張力是影響其表面潤(rùn)濕性的重要因素，其值越大，材料呈現(xiàn)越強(qiáng)的親液能力，而其值越小，材料呈現(xiàn)越強(qiáng)的疏液能力。常見(jiàn)的高表面自由能物質(zhì)包括紙張、木材、二氧化鈦、碳酸鹽等，低表面自由能物質(zhì)包括烷烴類化合物、有機(jī)硅聚合物、石墨烯等。一般而言，材料中含親水性基團(tuán)-OH、-NH2、-COOH等越多，材料親水性越強(qiáng)，反之，含疏水性基團(tuán)CF3、-CH3、

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文4盡管Young’s方程可由固-氣、固-液和氣-液表面張力計(jì)算出固體表面的接觸角，但該方程僅適用于理想的光滑均一的表面，而實(shí)際存在的固體表面往往存在化學(xué)組成不均一或結(jié)構(gòu)粗糙不平整等情況。因此，科研工作者們根據(jù)實(shí)際的粗糙表面對(duì)Young’s方程提出了修正。Wenzel模型認(rèn)為液滴會(huì)排出固體表面粗糙結(jié)構(gòu)里的所有空氣并充分接觸凹槽，那么表面的表觀接觸角θW和Young’s接觸角θ、表面粗糙因子r呈正相關(guān)關(guān)系，如式（1-2）所示[28]：（1-2）式中：r是指實(shí)際固-液接觸面積與表觀固-液接觸面積的比值，r又可稱為表面粗糙度，其值通常大于1。根據(jù)Wenzel方程可知，r對(duì)親水材料和疏水材料的表面潤(rùn)濕性均起著放大效應(yīng)，即r使親水材料表面更親水，疏水材料表面更疏水。材料表面的粗糙度在微觀尺寸上可以分為微米尺寸、微納米分級(jí)尺寸和多孔尺寸。當(dāng)液滴與粗糙的親水性表面接觸時(shí)，水滴會(huì)迅速在固體表面鋪展并滲透到微觀尺寸的粗糙結(jié)構(gòu)中，使整個(gè)體系處于平衡狀態(tài)，如圖1-3所示[29]。圖1-3微觀粗糙結(jié)構(gòu)表面的超親水現(xiàn)象[26]Fig.1-3Superhydrophilicphenomenaofmicroscopicroughstructure[26].1.2超親水材料的制備方法通過(guò)對(duì)自然界中動(dòng)植物的超親水表面進(jìn)行分析，科研工作者們發(fā)現(xiàn)高表面能物質(zhì)和粗糙結(jié)構(gòu)是構(gòu)造超親水表面的關(guān)鍵要素[30,31]。因此，制備超親水材料的途徑主要有兩種，其一是在高表面能材料表面構(gòu)造足夠的粗糙度，其二是在足夠粗糙的表面修飾高表面能物質(zhì)。目前，已經(jīng)報(bào)道了多種制備超親水表面的方法，如沉積法、組裝法、水熱法、靜電紡絲法、溶膠-凝膠法、相分離法、浸涂法等，下面分別對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)介紹。cos=cosWr

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]等離子體接枝改性聚酯纖維織物對(duì)銅離子的吸附研究[J]. 耿曉珺,賀江平,孫絨絨,侯順蛟.  紡織科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2018(01)
[2]巰基功能化沸石吸附Hg2+特征及固化/穩(wěn)定化含汞廢物研究[J]. 張新艷,王起超,張少慶,孫曉靜,張仲勝.  環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2009(10)

博士論文
[1]含巰基光固化材料的制備及其在紫外光固化涂料中的性能研究[D]. 吳建兵.太原理工大學(xué) 2015

碩士論文
[1]超親水功能材料的制備與應(yīng)用研究[D]. 徐璽.西南大學(xué) 2019
[2]功能性超疏水織物的制備及其應(yīng)用研究[D]. 廖曉鳳.華南理工大學(xué) 2019
[3]超親水-水下超疏油有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合網(wǎng)膜的構(gòu)筑及其油水分離性能的研究[D]. 常忠?guī)?江蘇大學(xué) 2018
[4]有機(jī)及有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化超親水涂層的制備、性能及應(yīng)用[D]. 梁濤.華南理工大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3455813