發(fā)布時間：2018-02-10 07:58

  本文關(guān)鍵詞： 油水分離 特殊浸潤性 界面材料 微米納米復(fù)合材料　出處：《清華大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中含油污水的大量排放和頻繁發(fā)生的原油泄漏,以及各行各業(yè)對所使用油品的純度及雜質(zhì)含量提出的更高要求,油水分離材料及技術(shù)密切影響著社會生產(chǎn)、人民生活和生態(tài)環(huán)境諸多領(lǐng)域。油水分離是界面科學(xué)的問題,利用特殊浸潤性物質(zhì)制備油水分離材料成為了非常重要的研究方向。特殊浸潤性材料解決了傳統(tǒng)材料和方法效率低、能耗高、選擇性差等問題,推動了油水分離材料的進(jìn)展。本論文在此研究背景下,面對復(fù)雜多樣的油水混合物體系,致力于發(fā)展多功能油水分離材料,通過將特殊浸潤性質(zhì)與微米納米復(fù)合結(jié)構(gòu)材料相結(jié)合,提出了針對環(huán)境友好問題、分離過程外界可控問題以及乳液分離問題的有效解決方法,拓展了特殊浸潤性質(zhì)材料在工業(yè)、生活中的潛在應(yīng)用,為科學(xué)理論產(chǎn)業(yè)化提供了有力鋪墊。本文主要工作具體如下:1)利用貽貝仿生化學(xué)和邁克爾加成反應(yīng)制備“除油型”油水分離網(wǎng),實現(xiàn)對一系列油水混合物的分離,具有分離速度快、選擇性好、可重復(fù)使用(使用30次分離效率大于99.5%)、高承壓(約2.2 k Pa)等優(yōu)勢。解決了“除油型”油水分離材料制備工藝復(fù)雜和含氟物質(zhì)使用的問題。將貽貝仿生化學(xué)應(yīng)用到油水分離領(lǐng)域,具有活性位點的聚多巴胺膜,為其它親水性和響應(yīng)性物質(zhì)的修飾提供了平臺。2)通過光引發(fā)自由基聚合的方式制備了具有溫度和p H雙重響應(yīng)的PDMAEMA水凝膠復(fù)合膜。該復(fù)合網(wǎng)實現(xiàn)了溫度原位可控油水分離,可以使油水混合物中的水相和油相有序地通過復(fù)合網(wǎng)并收集。進(jìn)一步通過結(jié)合于硬脂酸的靜電自組裝作用,實現(xiàn)了p H原位可控油水分離。該材料在智能可控分離中有良好的應(yīng)用前景。3)利用貽貝仿生化學(xué)和St(?)ber反應(yīng),制備了可用于高度穩(wěn)定油包水型乳液的分離網(wǎng)。通過結(jié)合功能性二氧化硅納米小球破乳劑和網(wǎng)膜特殊浸潤性,實現(xiàn)了三氯甲烷、甲苯、汽油和柴油的表面活性劑穩(wěn)定型油包水乳液的破乳和分離。此外,復(fù)合網(wǎng)具有熱穩(wěn)定性,可重復(fù)使用及易保存等優(yōu)點。4)通過一步簡單浸漬的方法,制備了適用于高度穩(wěn)定水包油型乳液分離材料。將親水的多乙烯多胺和鹽酸多巴胺修飾到混合纖維素酯微孔濾膜上,探究特殊浸潤性和孔徑效應(yīng)的破乳分離性能,實現(xiàn)了濾膜破乳同時具有高選擇(分離效率99.6%)和高通量特性(約30000 Lm-2h-1bar-1)。材料具有水下超疏油和對油低粘附的特性,使用過程中不易被油粘附和污染,因此材料的重復(fù)使用和回收變的簡單易行。
[Abstract]:With the massive discharge of oily sewage and frequent oil leakage in industrial production and daily life, as well as the higher requirements for the purity and impurity content of the oil used in various industries, Oil and water separation materials and technologies have a close impact on social production, people's lives and ecological environment. Oil and water separation is an interface science problem. It has become a very important research direction to prepare oil-water separation materials by using special infiltrating materials, which solve the problems of low efficiency of traditional materials and methods, high energy consumption, poor selectivity and so on. In this research background, in the face of complex and diverse oil-water mixture system, we are committed to the development of multi-functional oil-water separation materials. By combining the special wetting properties with the micron-nano composite structure materials, the effective solutions to the environment-friendly problems, the external controllable problems in the separation process and the emulsion separation problems are put forward, which extend the special soakage materials in industry. The potential applications in life provide a powerful cushion for the industrialization of scientific theory. The main work of this paper is as follows: 1) the "oil-removing" oil-water separation network is prepared by using bionic chemistry of mussels and Michael addition reaction. The separation of a series of oil-water mixtures has the advantages of high separation speed and good selectivity. Reusable (30 times separation efficiency greater than 99.5%, high pressure (about 2.2 kPa), etc.) solves the problems of complex preparation process of oil-water separation material "deoiling type" and the use of fluorine-containing substances. The bionic chemistry of mussel is applied to the field of oil-water separation. Polydopamine films with active sites, For the modification of other hydrophilic and reactive substances, the PDMAEMA hydrogel composite membrane with temperature and pH double response was prepared by photo-induced radical polymerization. The water and oil phases in the oil-water mixture can be ordered through the composite network and collected. Further, by electrostatic self-assembly combined with stearic acid, This material has a good application prospect in intelligent controllable separation. 3) it uses bionic chemistry of mussel and Stu? A separation net for highly stable oil-in-water emulsion was prepared by using ber reaction. By combining functional silica nanoparticles demulsifier and special omentum wettability, trichloromethane and toluene were realized. The demulsification and separation of gasoline and diesel surfactant stabilized oil-in-water emulsion. In addition, the composite network has the advantages of thermal stability, reusability and easy preservation. The hydrophilic polyvinyl polyamine and dopamine hydrochloride were modified into the mixed cellulose ester microporous filter membrane to study the demulsification and separation performance of special wettability and pore size effect. The filter membrane demulsification has high selectivity (separation efficiency 99.6) and high throughput (about 30000 Lm-2h-1bar-1) at the same time. Therefore, the reuse and recycling of materials is simple and easy.
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.893

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本文編號：1500037