刺激响应型超润湿材料的制备及其在油水分离中的应用

发布时间：2020-09-07 15:45

　　 日益频繁的石油泄漏与工业含油废水的排放使得油水分离被视为一种解决上述问题的热点技术。近年来,对于特殊润湿性材料应用于油水分离的研究越来越多,其中主要包括超疏水/超亲油、超亲水/水下超疏油以及刺激响应型超润湿材料等。刺激响应型油水分离材料能够在外界条件刺激下实现超疏水/超亲油性与超亲水/水下超疏油性的交替变化,这种特性使其在实际的油水分离过程中具有灵活性与可控性。所以本文旨在以相对简便的方法制备不同类型的刺激响应型超润湿油水分离材料并评价它们的油水分离性能。首先,我们通过极其简单的置换反应制备出了负载有银树状粗糙结构的铜网。对其进行热处理后该网膜呈现出超疏水/超亲油性。有趣的是,该超疏水/超亲油表面在紫外光辐照的情况下逐渐转变为超亲水/水下超疏油表面。处理前后的网膜我们都通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、接触角测定仪(CA)对其表面结构、化学组成和润湿性进行了表征。结果表明该紫外光刺激响应材料能够实现“除油型”即允许油透过但阻止水透过和“除水型”即允许水透过但阻止油透过这两种不同类型的油水分离。此外,该网膜在腐蚀性溶液的环境下也能保持其超润湿性,体现了其优良的化学稳定性。接着,我们以多孔泡沫镍材料作为基底,采用简便的一步电沉积法将低表面能物质硬脂酸镍负载在基底上,从而制备出超疏水/超亲油表面。我们通过SEM观察了样品表面的微纳米结构,并利用FTIR和XPS分析其化学组成,再利用CA对其润湿性进行测定。而且我们还研究了不同电沉积参数对样品润湿性的影响。有趣的是,我们发现超疏水/超亲油表面能够在氨气的条件下发生润湿反转,变为超亲水/水下超疏油材料。最后我们通过实验对这种氨气响应型超润湿材料的油水分离性能和稳定性进行了评价,该氨气刺激响应型泡沫镍不仅能够高效、可控地分离油水混合物,还具有优异的耐磨性能。最后,我们通过化学沉淀反应制备出疏水性硬脂酸镍颗粒,然后通过浸泡法将硬脂酸镍颗粒负载在小孔径结构的棉织物上,从而制备出了超疏水/超亲油棉织物膜。同样地,我们利用SEM、FTIR、XPS、CA等对样品进行了表面结构、化学组成以及润湿性的表征。所制备的超润湿棉织物能够在氨气的条件下从超疏水/超亲油变为超亲水/水下超疏油状态。更重要的是,该氨气刺激响应型棉织物在超疏水/超亲油状态时能够分离油包水乳状液,在超亲水/水下超疏油状态能够分离水包油乳状液,所以该棉织物具备了分离两种不同类型油水乳状液的功能。
【学位单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB34
【部分图文】：

图２－１紫外光响应刑特超润湿油水分离材料的制备过程逡逑２．邋２．邋４实验表征方法逡逑

图２－２原始的铜Ｗ与硝酸银溶液处理之后的ＳＥＭ图像

图２－３原始的铜Ｎ与硝酸银处理后的铜Ｍ的ＸＲＤ谱图逡逑

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 薛众鑫;江雷;;仿生水下超疏油表面[J];高分子学报;2012年10期

2 胡晓林;刘红兵;;几种油水分离技术介绍[J];热力发电;2008年03期

3 杨维本,李爱民,张全兴,蔡建国,石洪雁;含油废水处理技术研究进展[J];离子交换与吸附;2004年05期

4 隋智慧,秦煜民;油水分离技术的研究进展[J];油气田地面工程;2002年06期

相关会议论文 前1条

1 高方圆;卓曲星;;由墨西哥湾原油泄漏事故看惠州港溢油应急对策[A];2010年船舶防污染学术年会论文集[C];2010年

本文编号：2813540