基于岩棉的特殊润湿性材料及其在油水分离中的应用

发布时间：2020-07-01 08:08

【摘要】：海上石油的频繁泄漏和工业有机溶剂的排放对环境和生态系统造成了严重的影响。传统的解决方式。如:化学分散、原地燃烧和生物降解等,这些方法虽然简单,但往往存在分离效率低、对环境有污染等缺点。最近,基于特殊润湿性的油水分离材料在油水分离领域表现出很好的应用前景,油水分离材料一般分为两种:过滤材料和吸油材料,目前,无论是基于金属网、织物纤维和聚合物膜的过滤材料还是基于碳和海绵的吸油材料,这些材料的研究都已经取得了很好的研究进展,但考虑到油水分离材料在现实中的应用,如何寻找一种价廉环保的基质,通过简单的改性方式得到一种油水分离材料就是迫切需要解决的问题。岩棉是一种广泛应用于建筑保温的矿石纤维,由于本身来源于石头因此废弃后可自然风化,不会对环境造成污染,此外,其内部具有丰富的孔隙使其可成为吸油材料的基质。在本文中,我们以岩棉为基质,通过浸入-烘干的方式在岩棉表面引入聚硅氧烷和纳米SiO2得到超疏水岩棉吸油材料,改性后岩棉的水接触角(WCA)达153°,而且对名各种油和有机溶剂都有很好的吸收效果。此外,我们将岩棉与真空装置和加热装置相连接可持续有效的吸收水面高粘度的真空泵油,这为海面上石油泄漏的清理提供了可能。另一方面,我们利用光引发聚合在岩棉表面引入亲水性聚丙烯酰胺得到超亲水/水下超疏油的岩棉过滤材料。结果表明,改性后岩棉对各种油水混合物都有很好的分离效果,最高可达97%以上,而且不需要施加额外的力仅仅在重力的作用下,因此我们相信这种基于岩棉的油水分离材料有望在未来的油水分离领域表现出很好的应用前景。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB34
【图文】：

示意图,超疏水,放大倍率,后放

逡逑到了一种超疏水／超亲油Ｃｕ网，改性前铜网的表面非常光滑，如图１．２邋（ａ）所示，逡逑但经过氧化后光滑的表面变得十分粗糙，如图１．２邋（ｂ）所示，最后经过ＰＡ改性逡逑后将Ｃｕ网从亲水性改变成超疏水。有趣的是，作者将铜网折叠成一个盒子，当逡逑盒子放在水面上时由于其自身的疏水性使其能浮在水面上，如图１．２邋（ｃ）所示，逡逑当其放在含油的水面上时，油能够选择性的渗透到盒子中但阻止水的浸入，整个逡逑过程如图１．２邋（ｄ）所示。逡逑黎逡逑图１．邋２超疏水／超亲油Ｃｕ网２ｌ）邋（ａ）氧化前Ｃｕ网的ＳＥＭ图；（ｂ）氧化后Ｃｕ网的逡逑ＳＥＭ图，插图为放大倍率下的图；（ｃ）折叠成盒状后放在水面上，一滴水在盒中逡逑呈现球状；（ｄ）吸收水面上甲苯的过程示意图，甲苯用苏丹黑染色逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．２邋Ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ／ｓｕｐｅｒｏｌｅｏｐｈｉｌｉｃ邋Ｃｕ邋ｍｅｓｈ邋：邋ＳＥＭ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｏｆ：邋（ａ）邋ｔｈｅ逡逑ｏｒｉｇｉｎａｌ邋Ｃｕ邋ｍｅｓｈ，邋ａｎｄ邋（ｂ）邋ｔｈｅ邋Ｃｕ邋ｍｅｓｈ邋ａｆｔｅｒ邋ｏｘｉｄａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ．邋Ｉｎｓｅｔ邋ｉｎ邋（ｂ）：逡逑ｈｉｇｈ－ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ＳＥＭ邋ｉｍａｇｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｏｘｉｄｉｚｅｄ邋Ｃｕ邋ｍｅｓｈ

照片,纳米线,接触角,插图

逡逑图１．３邋（ａ）所示。当金属网浸入到油水混合物中时，水分子进入纳米线中形成油逡逑／水／固体界面，因此阻止油穿过网孔。值得注意的是，这种金属网格不仅可以有逡逑效的分离分层的油水混合物，也可以仅在自身重力作用下分离油水乳液。逡逑１１逡逑：Ｈ邋—逡逑—＾＿．，一一一逡逑图１．邋３邋超亲水／水下超疏油Ｃｕ（０Ｈ）２纳米线铜网（ａ）光学照片，插图为空气中水逡逑接触角和水下油接触角；（ｂ）改性后表面Ｃｕ（０Ｈ）２纳米线的ＳＥＭ图，插图为更低逡逑倍率下的照片逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．３邋Ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ邋ａｎｄ邋ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ邋ｓｕｐｅｒｏｌｅｏｐｈｏｂｉｃ邋Ｃｕ（ＯＨ）２邋ｎａｎｏｗｉｒｅｓ邋Ｃｕｍｅｓｈ２５：邋（ａ）逡逑Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ邋ｏｆ邋ｎａｎｏｗｉｒｅ－ｈａｉｒｅｄ邋ｍｅｓｈ，邋Ｔｈｅ邋ｉｎｓｅｔｓ邋ａｒｅ邋ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ邋ｏｆ邋ａ邋ｗａｔｅｒ邋ｄｒｏｐｌｅｔ邋（ｕｐ）邋ａｎｄ邋ａｎ逡逑ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ邋ｏｉｌ邋ｄｒｏｐｌｅｔ邋（ｄｏｗｎ）邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｍｅｍｂｒａｎｅ，邋（ｂ）邋ＳＥＭ邋ｉｍａｇｅ邋ｏｆ邋ｎａｎｏｗｉｒｅ－ｈａｉｒｅｄ邋ｍｅｓｈ．邋Ｔｈｅ逡逑ｉｎｓｅｔ邋ｉｓ邋ａ邋ｌｏｗ－ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ＳＥＭ邋ｉｍａｇｅ．逡逑还有一种具有特殊可转换润湿性的金属网格也一直都有被报道

【参考文献】