來(lái)自不同領(lǐng)域含油廢水的排放以及頻發(fā)的石油泄漏事故對(duì)環(huán)境已經(jīng)造成了嚴(yán)重的污染。含油廢水的處理已成為全球性挑戰(zhàn)之一,如何實(shí)現(xiàn)高效的油水分離以及污染物的去除成為了亟待解決的問(wèn)題。近些年,具有粗糙表面結(jié)構(gòu)以及低表面能的超疏水材料由于良好的選擇性以及優(yōu)異的油水分離能力受到了全世界的廣泛關(guān)注。許多超疏水材料旨在于層狀油水混合物的分離,對(duì)于油水乳液混合物的分離以及可溶性的污染物的處理則顯得捉襟見(jiàn)肘。此外,一些超疏水材料在制備過(guò)程中使用到了含氟類物質(zhì),不但會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染而且危害到了人體的健康。這些因素嚴(yán)重限制了超疏水材料在實(shí)際的油水分離中的應(yīng)用。因此,為了彌補(bǔ)超疏水材料在復(fù)雜體系應(yīng)用中的不足,本文以材料的選擇與設(shè)計(jì)為出發(fā)點(diǎn),通過(guò)簡(jiǎn)單、環(huán)保、成本低廉的方法設(shè)計(jì)并合成了兩種具有多功能的超疏水材料,實(shí)現(xiàn)了層狀油水混合物、油水乳液混合物以及可溶性污染物的同步去除,滿足了復(fù)雜體系中油水分離的需求,主要操作如下:通過(guò)簡(jiǎn)單的一步低溫水熱法在聚氨酯（PU）海綿骨架表面均勻有序地生長(zhǎng)具有三維毛丹狀的β-NiOOH微球（3D-β-NiOOH）,構(gòu)建出具有分級(jí)微納米結(jié)構(gòu)的粗糙表面,通過(guò)接枝無(wú)氟疏水性月桂酸（LA）降低... 

【文章來(lái)源】：遼寧大學(xué)遼寧省 211工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

超疏水銅網(wǎng)表面的粗糙結(jié)構(gòu)

第1章引言5出優(yōu)異的疏水性，可在無(wú)外加動(dòng)力源的條件下對(duì)多種層狀油水混合物實(shí)現(xiàn)高效的分離。此外，由于材料優(yōu)異的疏水性，在重力的驅(qū)動(dòng)下乳液體系中的油類會(huì)順利穿過(guò)材料，乳化后的水滴則被排斥在材料外，實(shí)現(xiàn)了層狀油水混合物以及油包水乳液的同步分離。Tudu等人[30]將TiO2納米粒子涂敷在銅網(wǎng)表面以增大其表面粗糙度，經(jīng)過(guò)全氟癸基三乙氧基硅烷的改性，合成了具有乳液分離能力的超疏水銅網(wǎng)。當(dāng)油水乳液混合物通過(guò)銅網(wǎng)時(shí)，接枝在TiO2納米粒子表面的全氟癸基三乙氧基硅烷分子會(huì)對(duì)乳化后的水滴進(jìn)行高效地捕獲，對(duì)乳液體系產(chǎn)生了穩(wěn)定的破乳作用，實(shí)現(xiàn)了層狀油水混合物及油水乳液混合物的高效分離。經(jīng)多次循環(huán)后，材料仍具有較高的分離效率，具有較大的應(yīng)用潛力。研究人員們通過(guò)構(gòu)建更為粗糙的表面結(jié)構(gòu)，賦予了超疏水材料穩(wěn)定的破乳能力，成功地實(shí)現(xiàn)了層狀油水混合物及油水乳液混合物的同步高效的分離，彌補(bǔ)了超疏水材料在油水乳液分離應(yīng)用中的短板。然而，目前報(bào)道的乳液分離材料大多采用二維膜材料作為基底材料，盡管膜材料具有較高的通量，但由于其特殊的二維結(jié)構(gòu)存在著滲透通道短、孔隙率低、易堵塞等缺點(diǎn)，使得二維膜材料在使用過(guò)程中極易受到堵塞導(dǎo)致分離時(shí)間過(guò)長(zhǎng)[31-34]。因此，如何解決超疏水材料在使用過(guò)程中易堵塞的問(wèn)題，提高材料的循環(huán)使用能力，已成為亟待解決的問(wèn)題之一。圖1-2超疏水材料破乳作用示意圖

第1章引言7的智能海綿。由于具有pH響應(yīng)的羥基硫醇的引入，材料可以通過(guò)pH的調(diào)控實(shí)現(xiàn)潤(rùn)濕性連續(xù)快速地轉(zhuǎn)換，并在重力的驅(qū)動(dòng)下對(duì)輕油-水-重油三元復(fù)合體系進(jìn)行快速高效的分離，為復(fù)合污染體系的凈化提供了便捷高效的新策略。通過(guò)接枝具有pH響應(yīng)能力的化合物，研究人員們成功地合成了多種具有pH響應(yīng)的智能超潤(rùn)濕材料，解決了單一潤(rùn)濕性的超疏水材料在復(fù)雜體系中油水分離效率低下的問(wèn)題。然而，一些材料在制備過(guò)程中大量使用到了聚合物，傳統(tǒng)自由基聚合反應(yīng)的原子利用率較低，不但增加了成本而且違背了綠色化學(xué)的原則。此外，Au，Ag，Cu等重金屬粒子的使用易造成重金屬污染，而且這些金屬粒子與基底材料間的附著力并不是很強(qiáng)，很容易在使用過(guò)程脫落導(dǎo)致材料的循環(huán)利用率下降[44]。因此，開(kāi)發(fā)出一種簡(jiǎn)單、環(huán)保的新方法彌補(bǔ)智能超潤(rùn)濕材料在制備方面的不足，仍然是一項(xiàng)非常迫切的任務(wù)。1.2.4具有光響應(yīng)能力超疏水材料的研究進(jìn)展在復(fù)雜污染水體中除層狀油類污染物及油水乳液污染物外，通常還會(huì)存在一些具有溶解性的污染物，例如，染料、農(nóng)藥等。盡管研究人員們通過(guò)對(duì)超疏水材料的設(shè)計(jì)與改造，彌補(bǔ)了超疏水材料在油水乳液分離及復(fù)雜體系應(yīng)用中的不足，但對(duì)于可溶性污染物的處理，超疏水材料仍然表現(xiàn)出自身的弊端。目前針對(duì)可溶性污染物的處理方法主要包括固相吸附法、微生物降解法、萃取法、氧化還原法以及光降解法。其中光降解法由于操作方便、低成本以及高選擇性等特點(diǎn)而得到圖1-3pH響應(yīng)超潤(rùn)濕性的機(jī)理


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