超疏水超亲油铜网的制备及性能评价

发布时间：2020-07-02 21:45

【摘要】：随着石油工业的发展,含油废水的排放日益增多,严重影响了人类生产和自然环境。传统的油水分离法,如絮凝,浮选,生物过滤等,但是这些方法存在分离效率低,可回收性差,甚至造成二次污染的不足。超疏水材料是新兴起的一种油水分离材料。本文选用铜网为基材,研究了两种超疏水铜网的制备方法:灼烧法和化学刻蚀法。灼烧法主要利用铜网在空气中灼烧生成氧化铜,使得铜网表面粗糙化,再利用低表面能物质十六烷酸对表面进行修饰,从而制得超疏水超亲油铜网。化学刻蚀法利用具有强氧化性的硝酸铁溶液浸泡铜网,再利用低表面能物质十六烷酸进行表面修饰,使其具有超疏水超亲油的性能。对比两种方法,化学刻蚀法实验方法简单、更易操作,且得到的铜网疏水性能更好。因此,对化学刻蚀法中的浸泡温度、浸泡浓度以及浸泡时间对铜网疏水性能的影响进行了系统性的研究,利用正交实验优选出最佳条件,最终得出当硝酸铁浓度为4%,温度为60℃,浸泡4h时,制备的铜网疏水性能最佳,此时接触角为158°以上。对铜网的耐磨性、耐化学腐蚀性以及耐温性能进行了评价,超疏水铜网具有良好的耐酸性能(10%盐酸)、耐碱性能(10%氢氧化钠)、耐温性能(150℃下24h),但是铜网的耐磨性能较差。对超疏水铜网进行油水分离性能评价,对不同种类油混合物以及不同油水比混合物,油水分离效果皆可以达到98%以上。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O647.5;O614.121;X74
【图文】：

上浮油不会大面积扩散，但是分离效率并不理想。1.1.1 生物的超疏水现象在超疏水材料被发现之前，大自然便存在超疏水的现象，如水滴不能将荷叶表面浸润，蝴蝶的翅膀不能被雨水打湿。超疏水材料的应用要归功于大自然，没有这些现象人类永远也不会想到，更不能应用于现实中。接下来就简单介绍一下自然界中的一些超疏水现象。荷叶作为超疏水的典型代表，直至上世纪末，科学家经过研究荷叶表面结构，才提出了超疏水的概念，德国科学家 Wilhelm Barthlott 发现荷表面的微观结构[1-3]，它具有微米级的乳突结构[4]（如图 1.1 所示），观察乳突结构发现外层被蜡状物质包裹，正是因为这种乳突结构以及蜡状物质的存在，荷叶表面才能表现出超疏水的性能，水滴无法将其表面润湿。“荷叶效应”[5,6]的发现激发了科学家们的兴趣，通过对荷叶表面润湿性的研究，超疏水的概念慢慢浮现。荷叶表面之所以会具备超疏水的性能，正是因为表面的粗糙结构够及表面的一层蜡状物质，当有水滴在表面时各个小凸起之间会被空气充满，与水接触的只有小凸起顶部，而且由于蜡状物质的存在，表面能变得很小，因此水滴在荷叶表面依旧能够保持球状并且易滚落。

第一章 绪论和荷叶表面极其相似，由一个个小的乳突结构密集而成如图 1.2，乳突的表面也有丝状的物质，由上述荷叶分析原理相同，当水在表面聚集时，表面看起来时液固接触，但是由于乳突的存在，空气被捕获在相邻的如图中间，形成了气液固三相。这使得花瓣表面不会被雨水润湿。

【参考文献】

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本文编号：2738724