油水分离用极端润湿性网的电刷镀流镀制备研究

发布时间：2020-05-17 15:21

【摘要】：工业废水、生活污水的不断排放和海上溢油事故的频繁发生导致了大量油水混合物的产生,对环境和人类健康造成了极大危害。因此,对油水分离进行研究具有很大的社会意义和经济价值。极端润湿性表面指接触角大于150°或接触角小于10°的表面,其在油水分离领域有较大的应用前景,而制备油水分离用极端润湿性表面的现有方法大都存在表面强度不高、耐磨性较差等问题。论文提出采用电刷镀流镀法制备用于油水分离的极端润湿性网,主要研究工作包括:探索并优化了电刷镀流镀法制备极端润湿性网的工艺流程,以硫酸镍等为电镀液,成功在不锈钢网上制备出了超亲水-水下超疏油表面,然后将超亲水-水下超疏油表面经过简单的硬脂酸乙醇溶液处理后获得了超疏水-超亲油表面。研究了刷镀电压、刷镀时间及刷镀速度等工艺参数对不锈钢网表面接触角和滚动角的影响。在刷镀电压为16 V,刷镀时间为5 min,刷镀速度为8 m/min时获得了较优的超疏水表面,此时接触角可达158°,滚动角为6°。通过扫描电子显微镜、X射线光电子能谱分析仪和X射线衍射仪等分析了刷镀后不锈钢网表面的微观结构和化学成分,发现镀层表面元素主要是镍,镀层表面存在大量的微纳米级乳突结构、裂缝和凹坑,正是这些微结构共同组成了极端润湿性表面所必须的微纳米双重粗糙结构。研究了刷镀电压、时间和速度等工艺参数对镀层表面微观形貌的影响,结果表明:随着刷镀电压的增大,不锈钢网镀层表面乳突状结构逐渐增多,晶粒逐渐细化;随刷镀时间的增加,镀层表面晶粒也逐渐细化;随着刷镀速度的增大,镀层表面乳突状结构逐渐减少。检测了超疏水镀层的综合性能,结果表明:超疏水镀层具有良好的自清洁性能和耐摩擦能力,同时,该镀层具有很好的耐弯折能力,反复弯折后无任何起皮脱落等现象。该镀层的超疏水性具有较好的时效性,放置120天后仍具有优异的超疏水性。利用制备的极端润湿性网进行了油水分离试验,研究了刷镀电压及不同初始含水量对超疏水-超亲油网油水分离效率的影响。超疏水-超亲油的网对重油(二氯甲烷)和水的混合物具备良好的分离效果,分离效率达99.5%以上;超亲水-水下超疏油网则对十六烷、正己烷、柴油、花生油等轻油和水的混合物表现出优异的分离效果,分离效率可达98%以上。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ153

【参考文献】