【摘要】：隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展,各種高水污染行業(yè)諸如石油、印染、化工、鋼鐵等在技術(shù)和產(chǎn)量上有了很大的提高,但隨之而來的水污染問題也日益嚴(yán)重,其中油類、重金屬離子以及各種有機(jī)溶劑是造成各種水污染的主要污染物。目前,以具備超浸潤性能的材料來進(jìn)行油水分離的方法已經(jīng)得到了廣泛關(guān)注,多種超浸潤材料已經(jīng)由研發(fā)到了實(shí)際應(yīng)用的階段。然而,這類材料許多都有制備工藝復(fù)雜、循環(huán)利用率低、機(jī)械性能差等缺點(diǎn)。本文主要利用三維多孔材料低成本、高孔隙率、具備相互貫通孔洞結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),通過在材料表面修飾出微納米結(jié)構(gòu)以及化學(xué)改性處理,得到具備超親水/水下超疏油特性的功能型綠色材料用于油水分離。主要工作和結(jié)果如下:(1)以三維多孔材料原棉作為基底,通過脫脂處理與氧化石墨烯納米片自組裝得到具備超親水/水下超疏油性能的纖維素基功能材料,其空氣下水解觸角為0?,水下油接觸角為170?。這種材料可以用于水中多種染料(亞甲基藍(lán)、羅丹明B、龍膽紫)及多種油(甲苯、正十六烷、十氫萘)的同時(shí)去除,污染物去除時(shí)間短、效率高。(2)將生物質(zhì)多孔材料木棉進(jìn)行化學(xué)處理后打碎塑形,再通過尿素浸泡后碳化的方法在纖維表面構(gòu)筑出一層g-C3N4包覆層制得碳基雜化氣凝膠。這種材料具備水下超疏油性能,既能夠去除水中多種不可溶的油,也能通過含氧基團(tuán)的靜電作用去除水中染料分子,分離效率高達(dá)98%。因?yàn)間-C3N4光催化活性,材料能實(shí)現(xiàn)污染物的光催化降解,再生利用率極高。同時(shí)也因?yàn)槟久薜娜S多孔支架結(jié)構(gòu),能容納非常多的污染物很好地適應(yīng)了批量污水的處理要求。(3)采用生物質(zhì)多孔材料原棉為基底,在其纖維表面組裝上凹凸棒晶體制得凹凸棒包覆棉用于同時(shí)去除水中的重金屬離子與不可溶油。和前兩部分工作相同的是,凹凸棒包覆棉同樣具備優(yōu)異的水下超疏油性能,水下油接觸角高達(dá)153?,不同的是它能通過表面配位和離子交換實(shí)現(xiàn)水中多種重金屬離子的吸附,也能夠通過浸泡清洗的方式實(shí)現(xiàn)再生利用,是一種具備優(yōu)異性能的生物質(zhì)三維多孔材料。
【圖文】：

圖 1.1 各種水污染Figure 1.4 Various water pollution.上述這些對于染料廢水和泄油事故的處理方法都存在一定問題，物理性的如吸附法凈化效率低、所需吸附材料數(shù)量大、成本高；化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)的方法如活性污泥法、燃燒法和分散劑法極易造成二次污染，可控性不高。因次，開發(fā)出一種具備高凈化效率、高穩(wěn)定性且造價(jià)低廉的新型污水分離材料，就能夠在避免使用化學(xué)處理方法造成二次污染的情況下，成功應(yīng)對一些染料廢水及溢油事故的處理問題�；诒砻鏉櫇裥阅芑纠碚摚壳耙延械拇蟛糠植牧隙际峭ㄟ^控制材料表面的微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)來得到想要的表面潤濕性，使其具備去除水中污染物的效用。1.2 極端潤濕性表面在去除水中污染物上的應(yīng)用

進(jìn)而形成穩(wěn)定的表觀接觸角；而對于液體不能完全潤濕材料表面凹槽，無法形成穩(wěn)定液固接觸面的情況如圖1.2(b)Cassie 模型所示,這種情況下接觸角的大小就由接觸部位液體、氣體以及固體的表面積之比決定。另一方面，調(diào)控材料表面物質(zhì)的表面能來改善材料潤濕性能的研究也在進(jìn)行中。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.4;X52

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本文編號：2591580