超疏水、高强度油水分离材料的构建及性能研究

发布时间：2020-09-11 18:31

　　 石墨烯气凝胶(GA)具有三维网络结构、超大的比表面积、超低的密度和优异的吸附能力,使其在油污处理领域受到广泛关注。本论文从GA的制备、改性和大面积可控制备几个方面进行系统的研究,并着重研究其在连续和高效油水分离方面的应用,以解决水体污染问题。首先,本论文探索了 pH值对L-抗坏血酸还原氧化石墨烯(GO)制备GA过程的影响;并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱(XRD)、热重光谱(TG)、傅立叶变换红外光谱图(FT-IR)、电阻率和疏水角等测试对GA进行微观结构和表面性能的表征,还对比了不同pH下制备的GA在吸油和吸附染料方面的差异,并对产生差异的原因进行了分析;成功实现通过调控GO的pH值来调控GA的表面特性,从而制备出机械强度好且具有不同应用(吸油、吸附染料)的GA。之后还探索了 pH值对碱性还原剂乙二胺还原GO制备GA过程的影响,结果发现,乙二胺还原制备的不同pH值的GA之间的差别不大。为了降低GA的生产成本,增强GA的机械韧性,利用三聚氰胺海绵(MS)作为基底,将GO涂覆在MS表面,并利用高温热处理法对其进行表面改性,成功制备得到超疏水以及吸附性能良好的还原氧化石墨烯/三聚氰胺海绵(RGO-MS),并通过XRD,拉曼(Raman)光谱,FT-IR光谱,X射线光电子能谱(XPS)和SEM对RGO-MS进行微观结构的表征,并通过压缩循环测试、疏水性能测试、油水分离测试,对RGO-MS油水分离能力的进行了探究。结果发现,石墨烯涂层与MS的骨架通过化学键紧密相连,RGO-MS具有优异的循环使用性能、吸附能力和油水分离的能力,包括水上浮油和水下重油;在静止和湍流的浮油/水体系中,其分离效率分别可达6×106L·m-3·h 1和3.6×106 L·m·3·h-1。这为制备超疏水亲油的吸油材料提供了一种新思路,也着实改进了单纯GA的很多缺点,但是这种方法受限于实验设备的大小,实现RGO-MS的可控制备有一定的难度。为了实现大规模化的可控制备,我们探索了一种绿色环保的表面修饰方法,通过低温化学还原法利用GO对MS进行表面改性,成功的制备得到大面积可控、超疏水的RGO-MS,其中,还原氧化石墨烯涂层和海绵骨架紧密相连。RGO-MS对水上浮油和水下重油均具有优异的吸附能力,并且在完成50次吸附-挤压循环测试之后仍保持90%的吸附能力,对静止和湍流的油水混合物的分离效率分别高达4.5×106L·m-3·h-1和3×106 L·m-3·h-1。这对于大规模可控制备RGO-MS具有重要的意义,对处理油脂和有机物泄漏造成的大面积污染方面有着巨大的应用前景。
【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１－１邋Ｗｅｎｚｅｌ和Ｃａｓｓｉｅ模型的示意图［ｎＩ逡逑

图１－２连续油水分离的示意图和实物图［１７】逡逑量跟（、油）、也

图１－３循环再利用的四种方法［１｜１逡逑１．３石墨烯气凝胶（ＧＡ）的概述逡逑

【参考文献】

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本文编号：2817023