壳聚糖复合材料的制备及其在油水分离中的研究

发布时间：2017-03-31 08:06

  本文关键词：壳聚糖复合材料的制备及其在油水分离中的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：石油作为一种世界上广泛应用的化石能源,在其开采、运输、贮存以及开发使用中时有泄露发生,不仅直接造成财产损失,还会引起对土壤、水系等自然环境的破坏。因此,探索高效的油水分离方法是有效应对漏油事故,减少财产损失和环境危害的重要技术措施。本文使用不锈钢筛网为基底,以壳聚糖、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛为主要原料,通过刻蚀法、涂覆法等方法制备出一系列的亲水疏油的改性筛网。通过扫描电子显微镜(SEM)对改性筛网的表面微观形貌进行了表征,用OCA20接触角测试仪对改性筛网的静态接触角进行测试。并分别对改性筛网的油水分离性能、可重复使用性能以及耐碱、盐性等性质进行了研究,探讨了不同制备条件和材料润湿性能的联系,研究结果如下:(1)在壳聚糖/氧化铝体系中,水下油滴接触角和分离效率随刻蚀时间先增大后减小,在60min时达到最大值分别为146°和94.28%。油滴接触角和分离效率随壳聚糖浓度先增大后减小,在浓度为0.4wt%时达到最大值146°,分离效率最大为93.28%。油滴接触角和分离效率随氧化铝浓度先增大后减小,在浓度为10wt%时达到最大146°,分离效率最大为93.44%。筛网在碱、盐溶液环境下均具有稳定的水下疏油的性质,并且具有良好的可重复性使用性和分离效果。(2)在壳聚糖/二氧化硅体系中,先涂覆二氧化硅溶胶,再涂覆壳聚糖,为保证不堵塞网孔,控制壳聚糖浓度低于0.36wt%,纳米二氧化硅浓度低于2wt%。结果表明:油滴接触角和分离效率随壳聚糖浓度增大而增大,在0.36wt%时达到最大分别为134°、98.91%。改变涂覆顺序,油滴接触角和分离效率随二氧化硅浓度增大而增大,在2wt%时达到最大分别为142°、99.24%。水下接触角和分离效率随涂覆次数增大而先增大后减小,在涂覆三次时,油滴接触角和分离效率均达到最大,分别为143°、99.43%,显示了疏油性能。(3)在壳聚糖/二氧化钛体系中,先涂覆二氧化钛溶胶,再涂覆壳聚糖,为保证不堵塞网孔,控制壳聚糖浓度低于0.36wt%,纳米二氧化钛浓度低于2wt%。结果表明:水下接触角和分离效率随壳聚糖浓度增大而增大,在0.36wt%时,达到最大分别为134°、99.29%。改变涂覆顺序,水下接触角和分离效率随二氧化钛浓度增大而增大,在2wt%时达到最大分别为135°、99.02%。壳聚糖和二氧化钛混合后涂覆制备的筛网,在壳聚糖浓度为0.09wt%与二氧化钛浓度为2wt%共混时,水下接触角和分离效率达到最大为138°和99.13%。(4)在壳聚糖/二氧化硅/二氧化钛体系中,制备的筛网表面具有微纳复合结构。涂覆0.09wt%的壳聚糖和2wt%的二氧化钛共混溶液后再涂覆二氧化硅制备筛网,控制二氧化硅浓度低于2wt%。油滴接触角和分离效率随二氧化硅浓度增大而增大,在二氧化硅为2wt%时,接触角最大为132°,分离效率达到最大为98.72%。涂覆2wt%的二氧化硅后再涂覆0.09wt%的壳聚糖和2wt%的二氧化钛共混溶液制备筛网,测试的接触角为139°,分离效率为99.37%。
【关键词】：壳聚糖 润湿性 不锈钢丝网 水下亲水疏油 水下接触角 表征 分离效率
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 一 文献综述10-31
• 1.1 溢油10-12
• 1.1.1 溢油及其危害10
• 1.1.2 溢油的处理方法10-12
• 1.2 油水分离12-14
• 1.2.1 油水混合物中的油的分类12
• 1.2.2 油水分离方法12-14
• 1.3 固体表面润湿性14-25
• 1.3.1 固体表面润湿性简介14-17
• 1.3.2 超亲水表面17-18
• 1.3.3 水下超疏油表面18-19
• 1.3.4 超疏油表面的制备方法19-22
• 1.3.5 超疏油表面的应用22-25
• 1.3.6“除水型”油水分离方法25
• 1.4 壳聚糖概述25-30
• 1.4.1 壳聚糖的性质26-27
• 1.4.2 壳聚糖的应用27-30
• 1.5 本论文研究的主要内容及意义30-31
• 二 壳聚糖/微米氧化铝改性筛网的制备及其油水分离研究31-53
• 2.1 引言31
• 2.2 实验原料及实验仪器31-32
• 2.2.1 实验原料31-32
• 2.2.2 实验仪器32
• 2.3 实验方法32-37
• 2.3.1 壳聚糖/微米氧化铝复合材料的制备32-33
• 2.3.2 壳聚糖/氧化铝复合材料的表征33-34
• 2.3.3 实验装置34-35
• 2.3.4 油水分离的研究35-37
• 2.4 结果与讨论37-52
• 2.4.1 改性筛网的表征分析37-46
• 2.4.2 分离性能研究46-52
• 2.5 本章小结52-53
• 三 壳聚糖/纳米无机氧化物复合材料的制备及其油水分离研究53-76
• 3.1 引言53
• 3.2 实验材料和实验仪器53-54
• 3.2.1 实验材料53-54
• 3.2.2 实验仪器54
• 3.3 实验原理54-55
• 3.4 实验方法55-57
• 3.4.1 壳聚糖/二氧化硅复合材料的制备55
• 3.4.2 壳聚糖/二氧化钛复合材料的制备55-56
• 3.4.3 壳聚糖/二氧化钛/二氧化硅复合材料的制备56-57
• 3.4.4 表征57
• 3.4.5 油水分离实验57
• 3.5 结果与讨论57-74
• 3.5.1 壳聚糖/二氧化硅体系57-65
• 3.5.2 壳聚糖/二氧化钛体系65-71
• 3.5.3 壳聚糖/二氧化硅/二氧化钛体系71-74
• 3.6 本章小结74-76
• 四 结论76-78
• 4.1 全文总结76-77
• 4.2 本文创新点77
• 4.3 本文下一步工作77-78
• 参考文献78-84
• 致谢84-85
• 攻读学位期间发表的学术论文85-86

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