超疏水、高強(qiáng)度油水分離材料的構(gòu)建及性能研究

發(fā)布時(shí)間：2020-09-11 18:31

　　石墨烯氣凝膠(GA)具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、超大的比表面積、超低的密度和優(yōu)異的吸附能力,使其在油污處理領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。本論文從GA的制備、改性和大面積可控制備幾個(gè)方面進(jìn)行系統(tǒng)的研究,并著重研究其在連續(xù)和高效油水分離方面的應(yīng)用,以解決水體污染問(wèn)題。首先,本論文探索了 pH值對(duì)L-抗壞血酸還原氧化石墨烯(GO)制備GA過(guò)程的影響;并通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射光譜(XRD)、熱重光譜(TG)、傅立葉變換紅外光譜圖(FT-IR)、電阻率和疏水角等測(cè)試對(duì)GA進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)和表面性能的表征,還對(duì)比了不同pH下制備的GA在吸油和吸附染料方面的差異,并對(duì)產(chǎn)生差異的原因進(jìn)行了分析;成功實(shí)現(xiàn)通過(guò)調(diào)控GO的pH值來(lái)調(diào)控GA的表面特性,從而制備出機(jī)械強(qiáng)度好且具有不同應(yīng)用(吸油、吸附染料)的GA。之后還探索了 pH值對(duì)堿性還原劑乙二胺還原GO制備GA過(guò)程的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),乙二胺還原制備的不同pH值的GA之間的差別不大。為了降低GA的生產(chǎn)成本,增強(qiáng)GA的機(jī)械韌性,利用三聚氰胺海綿(MS)作為基底,將GO涂覆在MS表面,并利用高溫?zé)崽幚矸▽?duì)其進(jìn)行表面改性,成功制備得到超疏水以及吸附性能良好的還原氧化石墨烯/三聚氰胺海綿(RGO-MS),并通過(guò)XRD,拉曼(Raman)光譜,FT-IR光譜,X射線光電子能譜(XPS)和SEM對(duì)RGO-MS進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)的表征,并通過(guò)壓縮循環(huán)測(cè)試、疏水性能測(cè)試、油水分離測(cè)試,對(duì)RGO-MS油水分離能力的進(jìn)行了探究。結(jié)果發(fā)現(xiàn),石墨烯涂層與MS的骨架通過(guò)化學(xué)鍵緊密相連,RGO-MS具有優(yōu)異的循環(huán)使用性能、吸附能力和油水分離的能力,包括水上浮油和水下重油;在靜止和湍流的浮油/水體系中,其分離效率分別可達(dá)6×106L·m-3·h 1和3.6×106 L·m·3·h-1。這為制備超疏水親油的吸油材料提供了一種新思路,也著實(shí)改進(jìn)了單純GA的很多缺點(diǎn),但是這種方法受限于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的大小,實(shí)現(xiàn)RGO-MS的可控制備有一定的難度。為了實(shí)現(xiàn)大規(guī)�；目煽刂苽�,我們探索了一種綠色環(huán)保的表面修飾方法,通過(guò)低溫化學(xué)還原法利用GO對(duì)MS進(jìn)行表面改性,成功的制備得到大面積可控、超疏水的RGO-MS,其中,還原氧化石墨烯涂層和海綿骨架緊密相連。RGO-MS對(duì)水上浮油和水下重油均具有優(yōu)異的吸附能力,并且在完成50次吸附-擠壓循環(huán)測(cè)試之后仍保持90%的吸附能力,對(duì)靜止和湍流的油水混合物的分離效率分別高達(dá)4.5×106L·m-3·h-1和3×106 L·m-3·h-1。這對(duì)于大規(guī)�？煽刂苽銻GO-MS具有重要的意義,對(duì)處理油脂和有機(jī)物泄漏造成的大面積污染方面有著巨大的應(yīng)用前景。
【學(xué)位單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TB34
【部分圖文】：