材料表面浸湿性能研究及其在分离分析中的应用

发布时间：2017-09-29 14:35

  本文关键词：材料表面浸湿性能研究及其在分离分析中的应用

  更多相关文章： 超疏水 超亲水 聚氨酯海绵 不锈钢网 溶胶-凝胶法 纳米粒子 PDMS 油水分离

【摘要】：原油泄漏的处理已经成为当今社会保护环境,避免水体污染的一个重要的任务。现行处理原油泄漏的方法主要是从水体表面收集泄漏的油、使用分散剂促使油自然降解或就地燃烧等,其中利用材料从水体表面收集油的方法,因其操作简单方便,不会造成二次污染而备受瞩目。传统的材料如有机黏土、稻草、木质纤维、毛发、沸石等在实际中得到了广泛地应用。但是它们存在吸收容量小、回收率低、最重要的是它们不具有选择性,不仅吸收油,同时也吸收水,不能有效地进行油水分离。因此,制备具有吸收容量大、选择性强、价格低廉、回收率好的新颖材料是处理原油泄漏中一个很大的挑战。论文以简单的方法成功的制备了三种低成本、环境友好的特殊浸湿性材料,并对所制得的三种材料进行了多种表征分析以研究这三种材料的稳定性及其在油水分离中的应用。1、首先在三聚氰胺海绵(MA海绵)基体掺杂碳,通过甲基丙烯酸的自聚合反应引入羧基活性基团;其次通过离子交换反应将铜离子接在海绵表面;最后通过十二烷基硫醇对该海绵进行疏水改性修饰获得了具有静态接触角达到152°的超疏水、超亲油性能的掺杂碳的聚甲基丙烯酸@铜@十二烷基硫醇三聚氰胺海绵(C@PMAA@Cu@DCT MA海绵)。通过红外光谱仪、接触角测定仪、扫描电子显微镜、能量弥散X射线谱等对所制备的材料进行了表征,结果表明,C@PMAA@Cu@DCT MA海绵对有机物表现出较高的饱和吸收容量,可吸收达自身重量的23倍以上的油及有机物。所吸收的油或有机物可以通过简单的机械挤压而得以回收再利用。经过10次的吸收/恢复周期,仍可表现出较好的疏水性和吸收性。2、采用溶胶-凝胶法制备TiO2水溶胶,通过浸渍法将制备的TiO2粒子负载于聚氨酯海绵(PU海绵)上,然后经过聚二甲基硅氧烷(PDMS)的疏水修饰,获得超疏水结构。制备过程简单,制备的海绵表现出超疏水、超亲油性,其静态接触角大于150°,对各种油及有机物的吸收量达16.7 g/g以上。所吸收的油或有机物可以通过简单的机械挤压而得以回收再利用。经过60次的吸收/恢复周期,所制备的海绵的吸收能力损失很小,表现出良好的可重复使用性能。3、采用溶胶凝胶法制备了SnO2凝胶,通过一步浸泡法将SnO2凝胶修饰到不锈钢网上,通过高温煅烧和紫外照射得到接触角为0o的超亲水SnO2@不锈网。表征显示二氧化锡粒子被成功修饰到了不锈钢网表面。SnO2@不锈钢网对有机溶剂和油类物质具有高选择性和分离效果,仅通过重力作用即可分离油水混合物,油的回收率可以达到90%以上。以上三种材料制备方法简单,并具有快速分离油水混合物的特点,研究为油水分离材料的开发提供了理论支持。
【关键词】：超疏水 超亲水 聚氨酯海绵 不锈钢网 溶胶-凝胶法 纳米粒子 PDMS 油水分离
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB30;O652
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 特殊浸湿性表面10
• 1.2 固体表面浸湿性理论10-13
• 1.2.1 润湿性10-13
• 1.3 特殊浸湿性材料的制备13-17
• 1.3.1 超疏水表面的制备方法13-17
• 1.3.2 超亲水表面的制备方法17
• 1.4 特殊浸湿性表面的应用17-18
• 1.5 本课题的选题背景及拟开展的研究内容18-20
• 1.5.1 选题背景18-19
• 1.5.2 本课题拟开展的研究内容19-20
• 第二章 超疏水C@PMAA@Cu@DCT MA海绵的制备及其在油水分离中的应用20-30
• 2.1 引言20-21
• 2.2 实验部分21-22
• 2.2.1 试剂与仪器21
• 2.2.2 MA海绵的预处理21
• 2.2.3 超疏水海绵的制备21-22
• 2.2.5 吸收性能的考察22
• 2.3 结果与讨论22-29
• 2.3.1 疏水性能表征22-24
• 2.3.2 红外表征24-25
• 2.3.3 扫描电子显微镜表征25
• 2.3.4 能量弥散X射线谱表征25-26
• 2.3.5 油水分离情况考察26-29
• 2.4 小结29-30
• 第三章 超疏水PDMS-TiO_2-PU海绵的制备及油水分离研究30-44
• 3.1 引言30
• 3.2 实验部分30-32
• 3.2.1 试剂与仪器30-31
• 3.2.2 实验方案31-32
• 3.3 结果与讨论32-42
• 3.3.1 浓度考察32-33
• 3.3.2 接触角表征33-34
• 3.3.3 红外表征34-35
• 3.3.4 扫描电子显微镜表征35-36
• 3.3.5 能量弥散X射线谱表征36-37
• 3.3.6 吸油能力的测试37-42
• 3.4 小结42-44
• 第四章 超亲水SnO_2@不锈钢网的制备及在油水分离中的应用44-54
• 4.1 引言44-45
• 4.2 实验部分45
• 4.2.1 试剂与仪器45
• 4.2.2 超亲水SnO_2@不锈钢网的制备45
• 4.3 结果与讨论45-53
• 4.3.1 SnO_2@不锈钢网制备条件优化45-47
• 4.3.2 接触角测定47-48
• 4.3.3 扫描电镜表征48-49
• 4.3.4 能量弥散X射线谱表征49-50
• 4.3.5 油水分离情况考察50-52
• 4.3.6 稳定性考察52-53
• 4.4 小结53-54
• 结语54-56
• 参考文献56-65
• 致谢65-66
• 硕士期间发表的相关论文66

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本文编号：942560