柔性二硫化钼海绵的制备及其油水分离和吸附性能研究

发布时间：2017-09-21 07:27

  本文关键词：柔性二硫化钼海绵的制备及其油水分离和吸附性能研究

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【摘要】：随着全球经济一体化进程,石油作为战略物资得到各国政府的重视,这使得海洋石油开采及海上石油运输得到了迅速发展。不幸的是海上原油泄漏事故经常发生,这些溢油事故如果不能得到及时处理,会导致油污不断扩散,从而对当地生态环境造成严重伤害。与此同时,工业废水和随意排放的日常化学试剂污染现有优质水资源,给自然界的自我恢复能力带来了很大挑战。如何有效净化被污染的水资源、保护环境成为了各国政府和科学家亟待解决的课题。因此,本文探索出简单有效的制备三维MoS2油水分离材料和吸附材料的方法,并研究了其油水分离性能和吸附性能。主要研究结果如下:(1)采用浸涂法将MoS2与柔性三聚氰胺甲醛海绵结合制备了MoS2超疏水超亲油海绵,通过重复浸涂干燥过程控制MoS2纳米片在海绵上的加载量,当加载量增加到8.4%时,材料接触角达到了150°±2°,具有超疏水性能。在不同的pH值和温度条件下材料的疏水性能保持高度的稳定性。材料具有较高的吸油能力,可吸收约自身重量的82-159倍的油品;经过50次吸油循环周期后,材料的吸油能力几乎保持不变;甚至在80℃的油水混合物中进行30个周期测试,其高温下油水分离性能与常温下几乎相同。进一步对材料的机械性能进行研究,经过1000次的压缩以及多次的弯曲、扭曲,材料依然可以迅速恢复其初始形态。另外,在火焰下对材料进行阻燃性测试,结果表明其具有良好的阻燃性。将MoS2超疏水超亲油海绵、导管和蠕动泵进行简单结合实现连续油水分离,上下晃动的水面并没有影响装置的油水分离效率。经过长达10 h的连续工作后该装置依然保持非常好的油水分离效果。(2)采用水热法制备MoS2,通过浸涂法将MoS2与柔性三聚氰胺甲醛海绵结合制备了MoS2吸附海绵,对其进行了XRD、拉曼、TEM、SEM表征分析。以吸附甲基橙为模型研究MoS2吸附海绵的吸附净化性能。相对于传统的粉末吸附材料而言,三维多孔吸附材料有效避免了粉末吸附材料所造成的二次污染问题,同时具有非常好的吸附净化效果,当吸附时间为12 min时,甲基橙溶液的脱色率达到了99.7%。(3)结合MoS2超疏水超亲油海绵和MoS2吸附海绵,设计了一种同时具有油水分离和吸附能力的装置,对其性能进行研究,结果表明该装置既可以高效完成油水的分离、回收,同时也可以很好的吸附可溶于水的有机物污染物,达到净化水污染的效果。
【关键词】：二硫化钼 三聚氰胺甲醛海绵 油水分离 浸涂法/水热法 吸附
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X55;X703;TQ136.12
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-24
• 1.1 引言9-10
• 1.2 超疏水表面10-14
• 1.2.1 静态接触角12-13
• 1.2.2 Wenzel模型13
• 1.2.3 Cassie模型13-14
• 1.3 超疏水-超亲油材料的研究14-20
• 1.3.1 超疏水粉末材料14-16
• 1.3.2 超疏水网膜材料16-18
• 1.3.3 三维多孔超疏水材料18-20
• 1.4 吸附净化材料20-21
• 1.5 类石墨烯二硫化钼材料简介21-22
• 1.6 本文选题依据和研究的主要内容22-24
• 第2章 实验材料、仪器及表征技术24-29
• 2.1 实验材料24
• 2.2 实验仪器与设备24-25
• 2.3 表征技术25-29
• 2.3.1 X射线衍射分析(XRD)25-26
• 2.3.2 扫描电子显微镜分析(SEM)26
• 2.3.3 透射电子显微镜分析(TEM)26
• 2.3.4 拉曼光谱测试26-27
• 2.3.5 紫外吸收光谱（UV - Vis specter）测试27
• 2.3.6 润湿性能测试27-28
• 2.3.7 循环应力-应变曲线测试28
• 2.3.8 吸油能力测试28-29
• 第3章 柔性二硫化钼海绵浸涂法制备及其性能29-45
• 3.1 引言29
• 3.2 实验部分29-30
• 3.3 结果与讨论30-40
• 3.3.1 表面微观形貌分析30-32
• 3.3.2 润湿性能分析32-35
• 3.3.3 MoS_2超疏水超亲油海绵油水分离特性研究35-36
• 3.3.4 MoS_2超疏水超亲油海绵耐用性能研究36-39
• 3.3.5 MoS_2超疏水超亲油海绵阻燃性能研究39-40
• 3.4 高效油水分离装置设计及性能研究40-43
• 3.4.1 连续油水分离蠕动泵设计40-42
• 3.4.2 连续油水分离蠕动泵耐用性测试42-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第4章 水热法结合浸涂法制备二硫化钼海绵及其吸附性能研究45-52
• 4.1 引言45
• 4.2 实验部分45-46
• 4.3 结果与讨论46-51
• 4.3.1 成分与晶体结构分析46-47
• 4.3.2 表面微观形貌分析47-48
• 4.3.3 MoS_2纳米片的吸附性能研究48-50
• 4.3.4 MoS_2吸附海绵的吸附性能研究50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 油水分离、吸附二硫化钼海绵及其装置的设计52-55
• 5.1 引言52
• 5.2 实验部分52-53
• 5.3 油水分离、吸附双功效装置的设计53-54
• 5.4 本章小结54-55
• 第6章 总结与展望55-57
• 6.1 结论55-56
• 6.2 展望56-57
• 参考文献57-62
• 致谢62-63
• 附录A：攻读硕士学位期间发表的学术论文63

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本文编号：893158