泡沫铜基特殊润湿性材料的制备及其在油水分离中的应用

发布时间：2020-08-14 22:06

【摘要】：工业含油废水和生活污水排放量增加、石油泄漏等事故频发,不仅造成了严重的资源浪费,而且对脆弱的生态环境和生物多样性都造成了巨大破坏。传统的油水分离的方法有重力法、离心法、就地燃烧等,但它们无一不存在特别严重且无法规避的弊端,如价格昂贵、分离率低、容易引起二次污染等。因此,我们迫切需要一种能够实现油水分离,同时又能规避传统油水分离方法缺陷的材料和方法。特殊润湿性材料在经过一段时间的发展之后,被成功应用于油水分离,并且引起了世界范围内人们的广泛关注。相较于传统油水分离方法,特殊润湿性材料进行油水分离的依据是油相和水相之间表面能不同,因此该分离方法可以实现较高分离率。不仅如此,对于此类材料,随着研究的深入,价格昂贵、二次污染等问题都可以得到有效地解决。本实验中,选用泡沫铜金属作为基底,通过一步水热法以及后期的化学修饰和预润湿两种不同处理方法,围绕材料的特殊润湿性和在油水分离中的应用,对材料的多种性能和机理进行了探究。1.采用简单化学刻蚀和一步水热法,并通过调节尿素的添加量,成功在金属泡沫铜表面生成了一层有利于特殊润湿性表面制备的均匀、致密的二氧化钛纳米棒。2.用低表面能的1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷对水热处理后的材料进行改性处理,得到具有超疏水超亲油、低黏附性表面的多孔材料,在其表面水的接触角为154°,滚动角为4.8°,油的接触角为约为0°。该多孔材料不仅有良好的低黏附性、自清洁性能,且具有良好的油水分离性能(以柴油为例),其分离率可达93%。3.通过简单的化学刻蚀和一步水热法,在泡沫铜表面沉积一层均匀、致密的二氧化钛纳米棒,成功构建了分层微观结构。这种泡沫材料不仅很容易被油或水润湿,且被预润湿后被置于第二相时不会被第二相液体所替代。通过简单预润湿,得到具有超双疏(水下超疏油和油下超疏水)性质的特殊润湿性多孔材料,该材料在水下油的接触角为160°,油下水的接触角为159°(以柴油为例)。证实了制备超双疏表面的关键在于:材料能够被润湿,且被润湿后不会被第二相液体替代。4.在无需表面改性的情况下,通过简单的预润湿,可忽略油水的相对比重,对多种类型的油-水混合物都能够实现连续、高效地分离,且分离率可达99%。且该材料具有良好的循环性能、耐久性等。即:可以用一种环保而又低成本的方法来达到连续、高效油水分离的目的。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB34;X703
【图文】：

逡逑面的接触角大小（Ｃｏｎｔａｃｔ邋Ａｎｇｌｅ，简称为ＣＡ，用０来表示）来反应。如图１．１所示，逡逑固体表面液滴处于平衡状态时，固液界面交线与液体表面切线相交后包含液体部逡逑分的夹角称作接触角。根据接触角大小可将液体在固体表面的润湿状态划分为以逡逑下几种：若０＜９0°，为亲液表面，其中０＜l挘迹保

本文编号：2793602