几种超疏水材料的制备及其油水分离性能研究

来源 :西北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sailala77882001
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随着工业的迅速发展,工业含油废水与原油泄漏事故造成了严重的环境污染,所以油水分离变成了现代化学工业与环境保护领域亟待解决的问题。由于油水分离是一种界面的挑战,利用特殊浸润性制备新型的油水分离材料是一种有效便捷的方法。其中,具有超疏水/超亲油性的“除油型”油水分离材料是近年来研究的热点。科学家采用多种超疏水表面制备方法,成功制备出大量的超疏水性油水分离材料用于含油废水处理。但由于制备过程复杂、设备要求高、药品昂贵或毒性大、在高温以及腐蚀性环境中的超疏水稳定性弱等缺陷,大多超疏水材料在实际复杂环境中油水分离的应用受到限制。本论文选取商业易得的不锈钢网和聚氨酯海绵作为基底材料,以蜡烛灰(CS)、二氧化硅(SiO2)、氧化锌(ZnO)等作为主要原料,通过简单的方法制备了几种具有超疏水/超亲油性油水分离材料。另外,还研究了其表面浸润特点,油水分离性能并对其中涉及的机理进行简单地解释。主要研究内容和结论如下:1.将蜡烛灰与疏水二氧化硅相继沉积到不锈钢网上,制得了复合涂层的超疏水网膜。该CS-SiO2涂层网膜能够有效的分离一系列油和水的混合物,分离效率都在98%以上。另外,该复合涂层网膜在用于油水分离55次后,分离效率仍高达98%。更重要的是,所制备的复合涂层网膜对腐蚀性液体与热水(约92°C)展现出优异的环境稳定性,所以该涂层网膜可用于分离油与热水、强酸(1 M HCl)、强碱(1 M NaOH)、盐(1 M NaCl)溶液的混合物。2.将二氧化硅与蜡烛灰纳米颗粒浸涂在聚氨酯(SiO2-CS-PU)海绵表面制得了超疏水海绵。该涂层海绵对一系列油或有机溶剂的表现出良好的吸附能力,对油水混合物的分离效率高达99.00%以上。另外,该超疏水海绵在热水、强酸、强碱、盐溶液中仍能保持超疏水性。值得注意的是,该SiO2-CS-PU海绵可以有选择性地从热水、冰水混合物中吸附油污,它甚至可以在电磁搅拌状态下从油与腐蚀性溶液形成的悬浮液中吸附油污。最后,将超疏水海绵连接到真空吸附系统中能实现快速、连续地移除油污。3.通过简单的喷涂方法制备了具有不同水滴粘附性的超疏水ZnO涂层的网膜。在这个过程中,我们简单的改变了疏水ZnO纳米颗粒在疏水/亲水ZnO纳米颗粒混合物中的比例来改变表面化学组成而不改变微观形貌。研究表明,超疏水网膜具有的不同水滴粘附性在油水混合物的分离中对油水分离效率的几乎没有影响,而对水浸透压与油通量略有影响。另外,结合浸润模型,对不同粘附性的超疏水网膜在油水混合物分离中表现出相似的油水分离性能的机理进行了解释。
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