本文關(guān)鍵詞：仿生超浸潤金屬篩的電化學(xué)調(diào)控及其在油水分離方面的應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著全球工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大與人口的持續(xù)增長,化工、運(yùn)輸、制革、冶金等領(lǐng)域產(chǎn)生大量的含油廢水,不僅嚴(yán)重影響了人們的健康與生活,而且還造成了不可再生資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。因此,油水分離技術(shù)的研究對于環(huán)境保護(hù)和資源回收都有著重大的意義。大自然中有許多特殊的表面,如荷葉、玫瑰花瓣、天鵝的羽毛、蝴蝶的翅膀、水蜘蛛的腿,水可以在其表面極易滾動。人們通過向自然學(xué)習(xí),從仿生學(xué)角度出發(fā),對微納結(jié)構(gòu)表面特性展開了一系列研究,并以此為啟發(fā)進(jìn)行超疏水功能材料的設(shè)計與制備。仿生超浸潤界面材料可根據(jù)水和油在其表面潤濕性能的不同,能將油水混合物高效分離,而備受人們關(guān)注。本文分別制備了超疏水CP/SC不銹鋼網(wǎng)、水下超疏油Cu(OH)_2泡沫銅和超疏水Cu(OH)_2/NDM泡沫銅,并設(shè)計了油水分離裝置對其油水分離性能進(jìn)行了研究。采用一種簡單可控的電化學(xué)脈沖聚合法(PPM),在不銹鋼網(wǎng)基體上成功制備了同軸電纜式的具有微米/納米復(fù)合粗糙結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電聚合物膜(PANI或PPy)。再利用十八烷基酰氯(SC)進(jìn)行化學(xué)修飾,獲得了水的接觸角為154°、油的接觸角為0o的超疏水/超親油CP/SC不銹鋼網(wǎng)。該超疏水不銹鋼網(wǎng)可用于分離正己烷/水、石油醚/水、汽油/水、柴油/水等油水混合物,其分離效率可高達(dá)98%以上。在重復(fù)使用25次之后(以分離正己烷/水混合物為例),其分離效率仍然高達(dá)99.9%。更重要的是,我們所制備的超疏水網(wǎng)具有優(yōu)良的機(jī)械穩(wěn)定性、自適應(yīng)性、抗氧化和抗腐蝕能力,在長期暴露、超聲震蕩以及強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、氧化劑溶液中仍能夠表現(xiàn)出良好的超疏水性能和高效的油水分離性能,這類超疏水網(wǎng)的腐蝕速率相比于原不銹鋼網(wǎng)最高可降低近60倍。本次研究為目前的油水分離材料的制備提供了新的思路,所制備的超疏水CP/SC不銹鋼網(wǎng)在油水分離方面具有潛在的應(yīng)用前景。通過電沉積法在泡沫銅表面制備了寶塔狀的微米銅顆粒,再經(jīng)化學(xué)氧化在其表面生成Cu(OH)_2納米線,該表面的水滴接觸角為0o而水下油接觸角為165o,表現(xiàn)出優(yōu)異的超親水/水下超疏油特性。然后,利用十二烷基硫醇(NDM)對Cu(OH)_2泡沫銅進(jìn)行表面修飾得到超疏水/超親油Cu(OH)_2/NDM泡沫銅,其水接觸角為154o,油的接觸角為0o。電沉積極大地增強(qiáng)了泡沫銅的機(jī)械強(qiáng)度,通過調(diào)整電沉積時間優(yōu)化了泡沫銅的三維孔道,電沉積時間為60分鐘的Cu(OH)_2泡沫銅、Cu(OH)_2/NDM泡沫銅對油水混合物的分離性能達(dá)到最優(yōu)。我們通過利用這兩種具有互補(bǔ)的潤濕特性的Cu(OH)_2、Cu(OH)_2/NDM泡沫銅,設(shè)計了一種雙向式的潤濕識別油水連續(xù)分離器。克服了單一膜油水分離器半連續(xù)、處理量小、凈化度低的缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了對油水混合物連續(xù)、快速、高效的分離。更重要的是,我們通過對泡沫銅電沉積時間的進(jìn)一步調(diào)節(jié),獲得的電沉積為120分鐘的超疏水Cu(OH)_2/NDM泡沫銅可以高效快速地分離油水乳液。此外,經(jīng)研究表明,我們所制備的Cu(OH)_2泡沫銅具有優(yōu)異的抗水流沖擊性能與耐摩擦的性能。
【關(guān)鍵詞】：仿生 超疏水 穩(wěn)定性 電沉積 接觸角 油水分離 油水乳液
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.894
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 文獻(xiàn)綜述11-29
• 1.1 引言11-12
• 1.2 表面浸潤性基礎(chǔ)理論12-16
• 1.2.1 接觸角與Young氏方程13
• 1.2.2 Wenzel模型13-14
• 1.2.3 Cassie-Baxter模型14-15
• 1.2.4 Wenzel和Cassie-Baxter模型的關(guān)系15
• 1.2.5 水下油滴的接觸角15-16
• 1.3 超浸潤表面的制備方法16-19
• 1.3.1 模板法16-17
• 1.3.2 氣相沉積法17
• 1.3.3 電紡絲法17-18
• 1.3.4 電化學(xué)沉積法18
• 1.3.5 刻蝕法18-19
• 1.3.6 其他制備方法19
• 1.4. 超浸潤性表面在油水分離方面的應(yīng)用19-23
• 1.4.1 超疏水吸油泡沫與海綿19-20
• 1.4.2 超疏水吸油顆粒20-21
• 1.4.3 超疏水油水分離濾網(wǎng)21-22
• 1.4.4 超親水油水分離濾網(wǎng)22-23
• 1.5 課題研究意義及主要工作23-24
• 1.5.1 研究意義23-24
• 1.5.2 研究內(nèi)容與方法24
• 參考文獻(xiàn)24-29
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分29-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器29-31
• 2.2 油水分離篩的制備31-32
• 2.2.1 超疏水CP/SC不銹鋼網(wǎng)的制備31
• 2.2.2 超親水Cu(OH)_2泡沫銅和超疏水Cu(OH)_2/NDM泡沫銅的制備31-32
• 2.3 分析測試方法32-35
• 2.3.1 掃描電子顯微鏡(SEM）32
• 2.3.2 X射線衍射儀(XRD)分析32
• 2.3.3 傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)分析32-33
• 2.3.4 靜態(tài)接觸角分析儀33
• 2.3.5 極化曲線的測定33-34
• 2.3.6 紅外分光測油儀34
• 2.3.7 卡爾費(fèi)休微量水分測定儀34-35
• 第三章 自適應(yīng)性與高穩(wěn)定性同軸電纜式超疏水不銹鋼網(wǎng)的制備及其在油水分離方面的應(yīng)用35-59
• 3.1 引言35-36
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分36-38
• 3.2.1 CP膜不銹鋼網(wǎng)的制備36-37
• 3.2.2 超疏水不銹鋼網(wǎng)的制備37
• 3.2.3 油水分離測試37-38
• 3.3 結(jié)果與討論38-53
• 3.3.1 超疏水CP/SC不銹鋼網(wǎng)的形成過程與形成機(jī)理38-40
• 3.3.2 超疏水CP/SC網(wǎng)的表面形貌與化學(xué)組成分析40-42
• 3.3.3 超疏水CP/SC網(wǎng)的潤濕性能42-45
• 3.3.4 油水分離45-49
• 3.3.5 超疏水CP/SC網(wǎng)的機(jī)械性能分析49-50
• 3.3.6 超疏水CP/SC網(wǎng)的耐久性與抗氧化性能分析50-51
• 3.3.7 超疏水CP/SC網(wǎng)的抗腐蝕性能分析51-53
• 3.4 小結(jié)53-54
• 參考文獻(xiàn)54-59
• 第四章 水下超疏油Cu(OH)_2和超疏水Cu(OH)_2/NDM泡沫銅的制備及其油水連續(xù)分離性能研究59-85
• 4.1 引言59-61
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分61-63
• 4.2.1 電沉積61
• 4.2.2 Cu(OH)_2泡沫銅的制備61
• 4.2.3 Cu(OH)_2/NDM泡沫銅的制備61
• 4.2.4 油水分離61-62
• 4.2.5 穩(wěn)定性測試62-63
• 4.3 結(jié)果與討論63-81
• 4.3.1 Cu(OH)_2、Cu(OH)_2/NDM的形成機(jī)理與油水連續(xù)分離過程63-64
• 4.3.2 表面形貌分析64-65
• 4.3.3 化學(xué)成分分析65-67
• 4.3.4 潤濕特性67-70
• 4.3.5 超親水/水下超疏油Cu(OH)_2泡沫銅的油水分離性能研究70-72
• 4.3.6 超疏水Cu(OH)_2/NDM泡沫銅的油水分離性能研究72-74
• 4.3.7 連續(xù)分離74-76
• 4.3.8 油水乳液分離76-78
• 4.3.9 抗水流沖擊性能測試78-79
• 4.3.10 耐摩擦性能測試79-80
• 4.3.11 拉伸測試80-81
• 4.4 小結(jié)81-82
• 參考文獻(xiàn)82-85
• 第五章 結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)及展望85-89
• 5.1 結(jié)論85-86
• 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)86
• 5.3 展望86-89
• 致謝89-91
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文91

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 喬瑞華;趙鵬;朱黎冉;浦玉萍;;電沉積泡沫銅孔徑與滲透性能的關(guān)系研究[J];材料工程;2010年06期

2 李保山,牛玉舒,廖克儉,翟玉春,邵忠才;電沉積法制備泡沫銅[J];化工冶金;1998年03期

3 劉金明;劉柏雄;;稀土對電沉積法制備泡沫銅工藝的影響[J];熱加工工藝;2006年12期

4 吳成;喬冠軍;王紅潔;金志浩;;聚氨酯海綿浸滲法制備高孔隙率泡沫銅[J];稀有金屬材料與工程;2009年04期

5 胡思江;李慶余;黃世穩(wěn);王紅強(qiáng);王芳平;鐘新仙;;多孔泡沫銅支撐錫薄膜陽極材料的制備及性能[J];中國有色金屬學(xué)報;2009年11期

6 張秋利;程艷坤;周軍;;電沉積法制備多層泡沫銅/鎳[J];有色金屬(冶煉部分);2009年01期

7 羅遠(yuǎn)輝;泡沫銅制備工藝研究[J];有色金屬;2002年04期

8 趙鵬;浦玉萍;;超聲波對電沉積泡沫銅結(jié)構(gòu)及性能的影響[J];中國表面工程;2008年01期

9 李達(dá)志;崔海亭;劉鳳青;彭培英;;填充泡沫銅對石蠟相變蓄熱性能的試驗(yàn)研究[J];流體機(jī)械;2012年05期

10 翁巧銀;張洪濤;;脈沖電鍍法制備泡沫銅[J];濕法冶金;2010年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 裴永樂;;泡沫銅材料動態(tài)損傷演化研究[A];北京力學(xué)會第20屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2014年

2 張友法;臧冬勉;吳春曉;余新泉;;超疏水多孔泡沫銅的油水分離與油捕獲特性[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第27分會：多孔功能材料[C];2014年

3 趙鵬;朱黎冉;張永強(qiáng);浦玉萍;;脈沖電沉積泡沫銅滲透性能的研究[A];第八屆全國表面工程學(xué)術(shù)會議暨第三屆青年表面工程學(xué)術(shù)論壇論文集（五）[C];2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 肖財明;仿生超浸潤金屬篩的電化學(xué)調(diào)控及其在油水分離方面的應(yīng)用[D];太原理工大學(xué);2016年

2 許銀松;泡沫銅的制備及泡沫銅增強(qiáng)復(fù)合材料摩擦學(xué)性能的研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

3 黃正根;泡沫銅翅片散熱器的散熱性能研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

4 張?zhí)扃?石墨烯-泡沫銅中間層的制備及其釬焊機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：仿生超浸潤金屬篩的電化學(xué)調(diào)控及其在油水分離方面的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：371641