本文關鍵詞：超疏水材料的制備及其油水分離特性研究

  更多相關文章： 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,環(huán)境污染越來越嚴重,尤其石油泄漏和工業(yè)有機物的排放對環(huán)境造成嚴重的損害。對于此類污染最常用的補救方法包括撇油器,凝固劑,分散劑,生物修復和原位燃燒。然而這些方法只關注清理,忽視了它有可能會對環(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,通過在表面電沉積Cu納米顆粒來構筑微納米結構,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)。研究了電沉積時間、電流強度、電解液溫度和電解液濃度對不銹鋼濾網(wǎng)的接觸角和滾動角的影響,得到了最佳的實驗條件。該條件下制備的超疏水不銹鋼濾網(wǎng)的水相接觸角達到了152°,油相接觸角為0°。對該材料的穩(wěn)定性進行了研究,超聲清洗1h后,還是具有超疏水性能。經(jīng)過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。使用該材料進行的油水分離測試表明,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,且廉價和無處不在。以面料為基底,通過在纖維膜表面自組裝一層GO(氧化石墨烯)/CPAM(陽離子聚丙烯酰胺)復合膜,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)負載的導電纖維膜,然后在表面電鍍一層Cu納米顆粒來構筑微納米結構,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間對纖維膜的接觸角的影響,得到了最佳的實驗條件。該條件下制備的超疏水纖維膜的水相接觸角達到了153°,而油相則會快速滲透表面。同時研究了該材料p H的適用范圍為2-14。使用該材料進行的油水分離測試表明,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,而且是一種理想的阻燃劑,在油水分離過程中減少火災和爆炸的危險。以MF海綿為基底,在海綿骨架上分別通過GO/CPAM復合膜的構筑,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間對于制備MF海綿接觸角的影響,得出90min是最佳的電沉積時間;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。不僅可以通過將超疏水MF海綿浸入油水混合物中,然后通過擠壓的方法,將油從海綿中擠出,從而實現(xiàn)油水分離。而且可以通過泵抽的方法,來實現(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
【學位授予單位】：華東交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB34
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 主要符號說明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 本論文研究內(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用28-41
• 2.1 引言28
• 2.2 實驗部分28-29
• 2.2.1 試劑與儀器28-29
• 2.2.2 實驗過程29
• 2.3 實驗結果與討論29-35
• 2.3.1 形貌表征29-30
• 2.3.2 潤濕性表征30-31
• 2.3.3 EDS表征31-32
• 2.3.4 實驗的影響因素32-35
• 2.3.4.1 電解液中Cu~(2+)的濃度32-33
• 2.3.4.2 電沉積時間33-34
• 2.3.4.3 電流強度34-35
• 2.3.4.4 電解液溫度35
• 2.4 油水分離性能測試35-37
• 2.5 材料性能測試37-40
• 2.5.1 超聲清洗37
• 2.5.2 溫度37-38
• 2.5.3 pH38
• 2.5.4 時間38-40
• 2.6 結論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用41-53
• 3.1 引言41
• 3.2 實驗部分41-43
• 3.2.1 試劑與儀器41-43
• 3.2.2 實驗方法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 潤濕性能測試46-48
• 3.5 實驗影響因素48-50
• 3.5.1 電鍍電壓48-49
• 3.5.2 電鍍時間49-50
• 3.5.3 pH50
• 3.6 油水分離性能測試50-52
• 3.7 結論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用53-67
• 4.1 引言53-54
• 4.2 實驗部分54-55
• 4.2.1 試劑和儀器54-55
• 4.2.2 超疏水MF海綿復合材料的制備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 實驗結果與討論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 電沉積銅的時間對復合材料疏水性能的影響59-60
• 4.3.5 不同pH值對超疏水MF海綿疏水性能的影響60-61
• 4.4 超疏水MF海綿的特殊浸潤性能研究61-63
• 4.5 超疏水MF海綿的油水分離過程63-65
• 4.6 結論65-67
• 第五章 總結67-69
• 參考文獻69-76
• 個人簡歷 在讀期間發(fā)表的學術論文76-77
• 致謝77

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