棉纤维及聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维表面润湿改性与油水分离研究
发布时间：2021-09-12 18:05
水是自然界宝贵的不可再生资源之一,然而由于工业生产和家庭生活所产生的油水混合物规模的持续增加,对生态环境与人类健康造成了极大威胁。油水混合物的有效分离已成为科研工作者的一项迫切挑战;棉织物由于其本身可提供微观粗糙度,天然的高孔隙率可确保流体自由通过,加之可降解特性,近年来被广泛应用于油滴粒径>150μm的浮油分离。静电纺丝纳米纤维膜具有高的孔隙率、大的比表面积、连续互通的孔道,形态与润湿性可调控等优点,在液滴粒径<20μm的水包油型乳液分离中具有应用价值。本文分别以棉织物以及静电纺丝纳米纤维薄膜为基底,通过化学浸渍表面改性技术,制备出了可用于游离油与水包油乳液分离的纳米复合薄膜材料。本论文主要研究内容如下:（1）耐苛性可降解棉纤维的无氟化超疏水改性与油水分离性能为了制备不含氟、可降解且可有效分离浮油的分离膜材料,以原料易得的棉织物为基底,用Zn O纳米棒对其进行表面粗糙化处理,采用不含氟的低表面能物质SA进行包覆,制备得到Zn O/SA改性超疏水棉织物。以X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）和傅立叶红外光谱（...
【文章来源】：河南大学河南省
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超润湿多孔材料的设计及油水分离或乳液分离的机理(资料来源：WeifengZhang,NaLiu,LinFeng,etal.SuperwettingPorousMaterialsforWastewaterTreatment:fromImmiscibleOil/WaterMixturetoEmulsionSeparation.Adv.
棉纤维及聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维表面润湿改性与油水分离研究4材料有的在吸油的同时也吸收水，会造成二次污染。有的在吸收了水或者油以后要进行挤压压缩等处理，是非常繁琐的。过滤材料是仅允许单相的油或者水可以渗透，阻止另外一相的通过，从而达到选择性分离的目的(例如金属过滤网、碳基纳米材料，纤维素图1-1超润湿多孔材料的设计及油水分离或乳液分离的机理(资料来源：WeifengZhang,NaLiu,LinFeng,etal.SuperwettingPorousMaterialsforWastewaterTreatment:fromImmiscibleOil/WaterMixturetoEmulsionSeparation.Adv.Mater.Interfaces,2017,1700029.)图1-2油水分离的典型材料(资料来源：RajuKumarGupta，GaryJ.Dunderdale,AtsushiHozumi,etal.Oil/waterseparationtechniques:areviewofrecentprogressesandfuturedirections.J.Mater.Chem.A,2017,5.16025.)
第一章绪论5基纳米材料[18,19]、碳纳米管[20]、和石墨烯[21,22]、棉织物、纤维薄膜[23-25]等)。研究人员利用仿生学的原理对这些过滤材料的表面进行改性，就得到具有选择润湿性的可用于油水分离的材料。在这些过滤材料中，棉织物和纤维薄膜由于其来源广泛，制备方法简单，分离效率高等优点被广泛应用于油水分离领域。1.2.2应用于浮油分离的超疏水-超亲油材料自从Barthlott和Neinhuis在1997年发现荷叶的自清洁特性后[26]，超疏水表面就成为了纳米科学和纳米涂层材料领域的一个重要研究课题，超疏水表面的水接触角(CA)大于150°和低接触角滞后现象在过去十年中引起了学术界和工业界的极大关注[27,28]，材料表面的粗糙度和加入低表面能物质是获得超疏水表面的两个关键性因素[29,30]，由于其特殊的润湿性，超疏水材料在油水分离领域得到了广泛的应用。例如江雷课题组[31]在2004年首次提出来了超疏水-超亲油材料的制备方法，并将其应用到了油水分离。他们采用粗糙度比较大的金属网为基底，以喷雾干燥法将低表面能的含氟物质聚四氟乙烯(PTFE)修饰到了金属网的表面，制备出来的金属网具有超疏水性和超亲油性，使得其可以应用于油水分离。1.2.3应用于乳化油分离的超亲水-水下超疏油材料图1-3由具有约115mm平均孔径不锈钢网制备的涂覆网膜的SEM图像(资料来源：L.Feng,Z.Zhang,L.Jiang,etal.Asuper-hydrophobicandsuper-oleophiliccoatingmeshfilmfortheseparationofoilandwater.Angew.Chem.Int.Ed.2004,43:2012–2014.)
本文编号：3394691
【文章来源】：河南大学河南省
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超润湿多孔材料的设计及油水分离或乳液分离的机理(资料来源：WeifengZhang,NaLiu,LinFeng,etal.SuperwettingPorousMaterialsforWastewaterTreatment:fromImmiscibleOil/WaterMixturetoEmulsionSeparation.Adv.
棉纤维及聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维表面润湿改性与油水分离研究4材料有的在吸油的同时也吸收水，会造成二次污染。有的在吸收了水或者油以后要进行挤压压缩等处理，是非常繁琐的。过滤材料是仅允许单相的油或者水可以渗透，阻止另外一相的通过，从而达到选择性分离的目的(例如金属过滤网、碳基纳米材料，纤维素图1-1超润湿多孔材料的设计及油水分离或乳液分离的机理(资料来源：WeifengZhang,NaLiu,LinFeng,etal.SuperwettingPorousMaterialsforWastewaterTreatment:fromImmiscibleOil/WaterMixturetoEmulsionSeparation.Adv.Mater.Interfaces,2017,1700029.)图1-2油水分离的典型材料(资料来源：RajuKumarGupta，GaryJ.Dunderdale,AtsushiHozumi,etal.Oil/waterseparationtechniques:areviewofrecentprogressesandfuturedirections.J.Mater.Chem.A,2017,5.16025.)
第一章绪论5基纳米材料[18,19]、碳纳米管[20]、和石墨烯[21,22]、棉织物、纤维薄膜[23-25]等)。研究人员利用仿生学的原理对这些过滤材料的表面进行改性，就得到具有选择润湿性的可用于油水分离的材料。在这些过滤材料中，棉织物和纤维薄膜由于其来源广泛，制备方法简单，分离效率高等优点被广泛应用于油水分离领域。1.2.2应用于浮油分离的超疏水-超亲油材料自从Barthlott和Neinhuis在1997年发现荷叶的自清洁特性后[26]，超疏水表面就成为了纳米科学和纳米涂层材料领域的一个重要研究课题，超疏水表面的水接触角(CA)大于150°和低接触角滞后现象在过去十年中引起了学术界和工业界的极大关注[27,28]，材料表面的粗糙度和加入低表面能物质是获得超疏水表面的两个关键性因素[29,30]，由于其特殊的润湿性，超疏水材料在油水分离领域得到了广泛的应用。例如江雷课题组[31]在2004年首次提出来了超疏水-超亲油材料的制备方法，并将其应用到了油水分离。他们采用粗糙度比较大的金属网为基底，以喷雾干燥法将低表面能的含氟物质聚四氟乙烯(PTFE)修饰到了金属网的表面，制备出来的金属网具有超疏水性和超亲油性，使得其可以应用于油水分离。1.2.3应用于乳化油分离的超亲水-水下超疏油材料图1-3由具有约115mm平均孔径不锈钢网制备的涂覆网膜的SEM图像(资料来源：L.Feng,Z.Zhang,L.Jiang,etal.Asuper-hydrophobicandsuper-oleophiliccoatingmeshfilmfortheseparationofoilandwater.Angew.Chem.Int.Ed.2004,43:2012–2014.)
本文编号：3394691
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