海上油輪泄漏事故的頻繁發(fā)生,不僅對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞,而且也對(duì)人類生存產(chǎn)生巨大影響。而傳統(tǒng)的油水分離方法存在成本高、循環(huán)性差及效率低等問題。針對(duì)以上問題,本論文以硅藻土多孔陶瓷為基體材料,采用熱處理誘導(dǎo)法制備了ISOBAM-104改性疏水/超親油多孔陶瓷并將其應(yīng)用于油水混合物的分離。研究了ISOBAM-104改性劑用量、熱處理溫度和熱處理氣氛等因素對(duì)ISOBAM-104改性多孔陶瓷油水分離性能的影響,并研究了ISOBAM-104的疏水機(jī)理。此外,基于熱處理后ISOBAM-104的疏水特性,研究了ISOBAM-104用量及熱處理溫度對(duì)MgO粉體水化性能的影響。本論文的研究結(jié)果對(duì)緩解水體污染及MgO粉體抗水化性能均具有一定的意義,主要研究結(jié)果如下:1)以硅藻土粉體為原料,ISOBAM-104為結(jié)合劑和分散劑,采用發(fā)泡-注凝法制備了硅藻土多孔陶瓷。經(jīng)1473 K燒結(jié)制備的多孔陶瓷（40 wt%固含量）的孔隙率為79.5%,常溫耐壓強(qiáng)度最高可達(dá)1.62 MPa。2)以ISOBAM-104為改性劑,采用熱處理誘導(dǎo)法制備了ISOBAM-104改性的疏水/超親油硅藻土多孔陶瓷。當(dāng)ISOBAM-104... 

【文章來源】：武漢科技大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

FAS-17改性CaCO3超疏水粉體的水接觸角[48]

木棉纖維自身低的密度、良好的懸浮能力和優(yōu)異的結(jié)構(gòu)使其具有更高的吸油能力[49]。Wang等[50]采用溶膠凝膠法制備了超疏水的木棉纖維。結(jié)果表明:亞氯酸鈉可以除去木棉纖維表面的植物蠟,且可以使纖維的中空結(jié)構(gòu)保存完好,從而使水解的正硅酸乙酯滲透到纖維的孔隙中并原位生成SiO2納米顆粒;由于木棉纖維與Si-OH基團(tuán)之間氫鍵的相互作用,使得部分SiO2納米顆粒牢固地粘附在制備的超疏水木棉纖維表面。并測(cè)量其水潤(rùn)濕角結(jié)果表明,所制備超疏水木棉纖維的水接觸角為151°;采用柴油和大豆油測(cè)試超疏水木棉纖維的吸附和循環(huán)性能,結(jié)果表明所制備超疏水木棉纖維對(duì)柴油和大豆油的靜態(tài)吸附量分別為46.9和58.8 g/g;經(jīng)過8次循環(huán)后,其吸附效率仍高于80%,表明所制備超疏水木棉纖維具有良好的吸附和循環(huán)性能。Wang等[51]以木棉纖維為基體,ZnO和十二烷硫醇為改性劑,制備了ZnO-十二烷硫醇共同改性的木棉纖維。他們先采用水熱法將ZnO納米纖維均勻負(fù)載在木棉纖維表面,再采用0.4 wt%的十二烷硫醇對(duì)制備的纖維進(jìn)行表面改性,最后采用乙醇對(duì)所得纖維進(jìn)行洗滌,最后經(jīng)干燥得到ZnO-十二烷硫醇改性木棉纖維。結(jié)果表明:改性前木棉纖維的水潤(rùn)濕角為120°(圖1.3a),進(jìn)行ZnO-十二烷硫醇改性后,木棉纖維表面的水接觸角可達(dá)157°,球形水滴可以穩(wěn)定地停留在纖維的表面上,表明所制備的改性木棉纖維具有超疏水特性。將汽油和柴油滴在所制備的ZnO-十二烷硫醇改性木棉纖維表面,油滴可以立即被吸收,并且油接觸角為0°,表明制備的ZnO-十二烷硫醇改性木棉纖維具有超疏水超親油的特性(圖1.3b);通過FTIR研究了ZnO-十二烷硫醇改性木棉纖維的化學(xué)成分,結(jié)果表明可以在1457 cm-1處觀察到Zn-O的振動(dòng)峰,在1464 cm-1處觀察到S-CH2的彎曲振動(dòng)峰,紅外主譜進(jìn)一步證實(shí)了ZnO-十二烷硫醇穩(wěn)定存在于木棉纖維表面。SEM結(jié)果表明經(jīng)過ZnO-十二烷硫醇改性后,木棉纖維的表面由光滑變?yōu)榇植?圖1.3c和圖1.3d),由Cassie方程(1-3)可判斷該粗糙表面有利于其疏水性能的提高。所制備的ZnO-十二烷硫醇改性木棉纖維對(duì)石蠟油及柴油等油類的吸附能力最低可達(dá)40.8 g/g,具有良好的油吸附性能。此外,即使在強(qiáng)酸(pH=2)或堿性(pH=12)中處理后,所制備疏水纖維的水接觸角仍高于147°,表明其具有一定的耐酸性和耐堿性;所制備的ZnO-十二烷硫醇改性木棉纖維連續(xù)吸收氯仿、甲苯和柴油80個(gè)循環(huán)后,其水接觸角仍分別高達(dá)147°、149°和148°,說明該改性木棉纖維具有良好的耐久性和循環(huán)性能。

在進(jìn)行油水分離應(yīng)用時(shí),粉體/纖維材料易分散不便于回收循環(huán)利用,導(dǎo)致超疏水粉體的應(yīng)用受限。為了降低超疏水粉體的回收難度,研究開發(fā)具有磁性便于回收的超疏水金屬粉體對(duì)于超疏水粉體材料的應(yīng)用有著重要的意義。Liang等[52]以Fe3O4微球?yàn)樵?以多巴胺和全氟癸基三氯硅烷為改性劑,先采用浸漬法將制備的Fe3O4微球浸于多巴胺溶液中進(jìn)行表面修飾,再浸漬于全氟癸基三氯硅烷的正己烷溶液中二次改性,最后經(jīng)洗滌和過濾后制備了超疏水磁性Fe3O4微球/多巴胺粉體(圖1.4)。結(jié)果表明:所制備的Fe3O4微球/多巴胺超疏水粉體的水潤(rùn)濕角為162°,滾動(dòng)角為8°,其對(duì)正己烷的吸附效率最高可達(dá)9.24 g/g,所制備超疏水粉體的回收率可達(dá)95%且具有較好的循環(huán)使用性。Wang等[53]以SiO2及Fe3O4為原料,聚乙烯吡咯烷酮為改性劑,先采用浸漬法制備聚乙烯吡咯烷酮保護(hù)的Fe3O4@SiO2疏水粉體,然后向溶液中加入St?ber溶液(200 ml乙醇,10 ml NH3H2O及3 ml正硅酸乙酯),經(jīng)40 min水解且363 K下干燥后得到Fe3O4@SiO2粉體,而后將該粉體加入到100 ml的聚乙烯吡咯烷酮(60mg/mL)中得到聚乙烯吡咯烷酮保護(hù)的Fe3O4@SiO2疏水粉體。結(jié)果表明:所制備的聚乙烯吡咯烷酮保護(hù)的Fe3O4@SiO2納米顆粒具有均勻的核殼結(jié)構(gòu)(圖1.5,其平均直徑為128 nm,殼的厚度約為20 nm。)。經(jīng)過聚乙烯吡咯烷酮改性后的Fe3O4@SiO2納米顆粒表面變得更為粗糙,其對(duì)Phenanthrene溶液的吸附可以達(dá)到18.84 mg/g,是聚乙烯吡咯烷酮改性前的2.01倍。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3300024