本文關(guān)鍵詞：超疏水—超親油泡沫銅的制備及油水分離研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：自然界中的水資源、油資源污染日趨嚴(yán)重,危害著人類健康并造成資源浪費,因此,油水分離技術(shù)具有重要的理論意義和實際價值。利用材料特殊潤濕性對水和油的不同作用是實現(xiàn)油水分離的重要方法。論文以泡沫銅為基體,采用氧化和化學(xué)刻蝕特種加工技術(shù)制備出超疏水-超親油表面,并基于該表面設(shè)計了兩種油水分離裝置,同時,對兩種制備方法和兩種油水分離裝置進行了一系列的研究。主要的研究工作和結(jié)果如下：(1)針對現(xiàn)有超疏水表面制備方法中存在的大量使用貴金屬、強酸、強堿和含F(xiàn)物質(zhì)等問題,提出氧化法制備超疏水-超親油泡沫銅。研究潤濕性隨氧化時間的變化規(guī)律；分析超疏水-超親油泡沫銅表面的微觀結(jié)構(gòu)特點、化學(xué)組分,探明其表面特殊形貌的形成原因；檢測其耐腐蝕性和耐水壓性。結(jié)果表明,氧化處理后泡沫銅表面顯示超親水性,低表面能處理后,轉(zhuǎn)變超疏水-超親油性,水的接觸角為155士3°,具有較好的耐腐蝕性和耐水壓力。(2)針對現(xiàn)有超疏水表面制備方法中存在的效率低、價格昂貴,超疏水性易失效等問題,采用化學(xué)刻蝕法在泡沫銅上制備超疏水-超親油表面。研究潤濕性隨刻蝕時間的變化規(guī)律；基于刻蝕液優(yōu)先蝕除金屬表面裸露的晶界、位錯等晶體缺陷的理論,分析超疏水-超親油泡沫銅表面的微觀結(jié)構(gòu)特點、化學(xué)組分；檢測超疏水泡沫銅的耐腐蝕性和耐水壓性。結(jié)果表明,經(jīng)化學(xué)刻蝕后,泡沫銅表面顯示超親水性,再經(jīng)低表面能物質(zhì)修飾后,轉(zhuǎn)變?yōu)槌杷?超親油性并具有較好的耐腐蝕性,能承受1.2 kPa的耐靜水壓力。(3)基于制備的超疏水-超親油泡沫銅,設(shè)計一種針對重油-水混合物的重力驅(qū)動油水分離裝置,研究該裝置能成功分離重油-水混合物的條件和機理,并對該裝置的分離效率和耐久性進行檢測。結(jié)果證明,該裝置不僅能成功分離重油-水混合物,并具有較高的分離效率和再循環(huán)利用能力,能重復(fù)使用12次。(4)為克服傳統(tǒng)油水分離法和已有基于極端潤濕性材料油水分離法的缺點,在超疏水-超親油泡沫銅的基礎(chǔ)上,設(shè)計一種針對海上溢油的無需擠壓、無需預(yù)先收集油水混合物、無二次污染,僅依靠表面張力和重力驅(qū)動實現(xiàn)油水自動分離的裝置。分析該裝置的油水分離原理;研究針對不同油液的分離能力,裝置的抗風(fēng)浪能力和再循環(huán)利用能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn),該裝置能在僅依靠表面張力和重力的驅(qū)動下自動實現(xiàn)對多種油液的收集,效率超過91%,且具有較好的抗風(fēng)浪能力和再循環(huán)利用能力。
【關(guān)鍵詞】：油水分離 超疏水-超親油 泡沫銅
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X55;TG178
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-22
• 1.1 研究背景和意義9-12
• 1.2 油水分離方法12-15
• 1.2.1 傳統(tǒng)的油水分離方法12-13
• 1.2.2 基于極端潤濕性材料的油水分離方法13-15
• 1.2.3 存在的問題15
• 1.3 超疏水-超親油表面的制備15-20
• 1.3.1 制備方法15-20
• 1.3.2 存在的問題20
• 1.4 本文的主要工作20-22
• 2 超疏水-超親油的相關(guān)理論22-28
• 2.1 表面能和表面張力22-23
• 2.2 靜態(tài)接觸角23
• 2.3 接觸角滯后與滾動角23-24
• 2.4 相關(guān)模型24-27
• 2.4.1 Young模型24-25
• 2.4.2 Wenzel模型25
• 2.4.3 Cassie-Baxter模型25-26
• 2.4.4 Wenzel和Cassie共存模型26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 3 氧化法制備超疏水-超親油泡沫銅28-36
• 3.1 制備與表征方法28-29
• 3.1.1 試驗材料與裝置28
• 3.1.2 試樣的制備方法28-29
• 3.1.3 試樣的表征29
• 3.2 結(jié)果與分析29-34
• 3.2.1 表面潤濕性29-31
• 3.2.2 表面微觀結(jié)構(gòu)及成分31-34
• 3.2.3 耐腐蝕性和耐水壓性34
• 3.3 本章小結(jié)34-36
• 4 化學(xué)刻蝕法制備超疏水-超親油泡沫銅36-44
• 4.1 制備與表征方法36-37
• 4.1.1 試驗材料與裝置36
• 4.1.2 試樣的制備方法36-37
• 4.1.3 試樣的表征37
• 4.2 結(jié)果與分析37-42
• 4.2.1 表面潤濕性37-39
• 4.2.2 表面微觀結(jié)構(gòu)及成分分析39-42
• 4.2.3 耐腐蝕性和耐水壓性42
• 4.3 本章小結(jié)42-44
• 5 超疏水-超親油泡沫銅的油水分離應(yīng)用44-56
• 5.1 針對重油-水混合物的重力驅(qū)動法油水分離44-46
• 5.1.1 裝置及分離原理44-45
• 5.1.2 分離效率與再循環(huán)利用能力45-46
• 5.2 針對海上溢油的表面張力-重力雙驅(qū)動法油水分離46-55
• 5.2.1 裝置及分離原理46-50
• 5.2.2 針對不同油液的分離能力50-51
• 5.2.3 分離純度51-52
• 5.2.4 抗風(fēng)浪能力52-53
• 5.2.5 再循環(huán)利用能力53-55
• 5.3 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻57-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況61-62
• 致謝62-63

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本文編號：268971