超浸润/超弹性生物质气凝胶的构筑及其去除水中污染物的研究

发布时间：2021-10-15 23:53

　　随着生活环境中废水种类和数量的日益增多,发展能够同步去除水中不同种类混合污染物的多功能、高效率、长寿命分离材料是当前废水处理领域的重要研究方向。超浸润材料的开发和研究,对于推动和拓宽废水处理材料的实际应用具有重大的理论和现实意义。本研究根据生物质气凝胶结构组成的特点,结合冰晶模板法和原位掺杂技术,在微观层面上调控生物质气凝胶的三维网络结构和骨架组成,提高气凝胶的机械强度和韧性,同时赋予其不同超浸润性,获得可高效去除水中污染物的超弹性多功能生物质气凝胶。通过对生物质气凝胶的结构设计、合成制备以及去除水中污染物相关性能和机理等方面的研究,掌握超浸润/超弹性生物质气凝胶的设计制备方法及性能调控技术,明确生物质气凝胶结构组成与性能之间的关系规律,揭示其去除水中不同种类混合污染物的多功能协同作用机制,为生物质材料在废水处理领域的发展和应用提供理论依据和技术保障。本论文主要在如下几个方面进行了创新性研究:（1）针对生物质气凝胶在油水分离过程中机械性能差的问题,采用三种不同的冰晶模板法:直接冷冻、单向冷冻和双向冷冻,制备了纤维素纳米纤维（CN）增强海藻酸钠（SA）气凝胶。经过离子交联和硅烷改性后,压... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

一锅法合成三维磁性海绵[25]

当溶剂温度降到冰点以下时，会在冷冻表面结晶成核，进而沿着方向的温度梯度定向生长，形成具有取向结构的冰晶。同时，溶质会受到生晶的排斥而堆叠或挤压，冷冻干燥过程使得冰晶经升华去除，最终得到具有结构的多孔材料。Tan[46]等通过单向冷冻的方法制备了还原氧化石墨烯/单壁米管杂化气凝胶。实验结果表明，该气凝胶具有低密度(10kg/m3)，高孔隙率9%)。在压缩过程中，高度可逆变形是气凝胶材料独有的特性，很容易被压缩，力移除时又能快速回复。气凝胶的原始高度是 15mm，经过 500g 砝码压缩高度降低 2mm，表明其优越的超弹性。此外，该杂化气凝胶能够有效的去除溶剂，显示出良好的循环利用性。Qiu[47]等利用单向冷冻制备出具有类似软状多孔结构的石墨烯气凝胶。该结构使得气凝胶具有较低的密度以及优越的性能，可以在 50000 倍的自身重量的压缩下维持其结构完整性，并能迅速从的压缩应变条件下恢复(图 1.16)。

如图 3.1 所示。可以看出这些气凝胶均表现出平行层状微结构。如图3.1a 所示，SA 气凝胶呈现出致密层状微结构，具有更窄的片层间距。SEM 放大图像表明薄片的表面光滑(图 3.1b)。添加 GO 纳米片使得 SA/GO 气凝胶内部的

【参考文献】：
期刊论文
[1]智能响应型超浸润材料[J]. 屈孟男,袁明娟,何姣,薛萌辉,何金梅.  化学进展. 2018(12)



本文编号：3438834