极端润湿性油/水分离筛制备与应用
发布时间：2021-10-16 11:28
海上溢油、工业生产和家庭生活产生的含油废水对水体环境和生态系统造成了严重的威胁,如何将油/水混合液进行有效的分离一直是亟待解决的工程问题。极端润湿性油/水分离筛利用了油和水在其表面上润湿性差异,为该问题的解决提供了新的思路。阳极氧化法和激光加工法是两种常见的表面机械加工手段,而铜合金也是当前最常用的工业材料之一。本文以铜网和泡沫铜为基体材料,利用了阳极氧化一步法和激光加工法配合长链硅烷低表面能修饰的方法制备了极端润湿性油/水分离筛。本文研究内容主要包括:以铜网为基体,通过三因素四水平正交实验的极差分析结果,确定了阳极氧化一步法的制备参数最优组合。制备了具有超疏水/超亲油表面性质的极端润湿性油/水分离筛,其中,水滴接触角为153.0±2.3°,水滴滚动角为7.5°,油滴在2.6 s内被表面完全吸收,油滴接触角为0°。制备的极端润湿性油/水分离筛表面具有完整的微/纳二元尺度的粗糙结构,表面的主要组成成分为阳极氧化产物豆蔻酸铜。制备的极端润湿性油/水分离筛与原始铜网相比,腐蚀电流下降了一个数量级,经过剥离实验、摩擦测试和水下浸泡实验,表面仍然具备优良的疏水性能,表明表面具有优良的抗腐蚀性和机...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 传统油/水分离的方法
1.2.1 化学法
1.2.2 生物法
1.2.3 物理法
1.3 极端润湿性油/水分离筛的制备方法
1.3.1 自然界极端润湿现象
1.3.2 极端润湿性油/水分离筛的制备方法
1.3.3 当前制备方法存在的问题
1.4 本文的主要工作
第二章 制备极端润湿性油/水分离筛的理论基础与方案
2.1 表面润湿性参数
2.2 润湿性模型
2.2.1 Young模型
2.2.2 Wenzel模型
2.2.3 Cassie-Baxter模型
2.3 基于分形维数对润湿性的分析
2.3.1 分形维数提取和计算方法
2.3.2 分形维数对润湿性的影响
2.4 基于润湿理论的极端润湿性油/水分离筛制备方案
2.4.1 极端润湿性油/水分离筛制备思路
2.4.2 极端润湿性油/水分离筛材料的选取
2.4.3 铜基极端润湿性油/水分离筛的制备方法
2.5 本章小结
第三章 基于阳极氧化一步法极端润湿性油/水分离筛的制备
3.1 制备与表征方法
3.1.1 制备材料与设备
3.1.2 极端润湿性油/水分离筛的制备方法
3.1.3 表征手段与方法
3.2 结果与分析
3.2.1 极端润湿性油/水分离筛制备参数的选取
3.2.2 极端润湿性油/水分离筛表面微观形貌与成分
3.2.3 极端润湿性油/水分离筛表面润湿性
3.2.4 极端润湿性油/水分离筛的耐腐蚀性和机械稳定性
3.3 本章小结
第四章 基于激光加工法极端润湿性油/水分离筛的制备
4.1 制备与表面设计
4.1.1 制备材料与设备
4.1.2 极端润湿性油/水分离筛的制备方法
4.1.3 极端润湿性油/水分离筛的表面设计
4.2 结果与分析
4.2.1 极端润湿性油/水分离筛表面微观形貌与成分
4.2.2 极端润湿性油/水分离筛表面润湿性
4.2.3 极端润湿性油/水分离筛的耐腐蚀性和机械稳定性
4.3 两种极端润湿性油/水分离筛的比较
4.4 本章小结
第五章 极端润湿性油/水分离筛的应用
5.1 油/水分离装置的设计与原理
5.2 油/水分离实验结果
5.2.1 不同类型油/水混合液的分离效率
5.2.2 油/水混合液的分离纯度
5.2.3 循环再利用能力
5.3 本章小结
第六章 全文总结及展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]高斯光束特性分析及其应用[J]. 叶大华. 激光技术. 2019(01)
[2]不同碳源浓度金刚石涂层刀具切削石材的性能研究[J]. 陆峰,王筱晴,查丽琼,闫广宇,吴玉厚. 人工晶体学报. 2018(09)
[3]海洋溢油污染的环境监管探究[J]. 刘慧,闫潇,高新伟. 生态经济. 2018(07)
[4]耐腐蚀超疏水铜网的制备及其在油水分离中的应用[J]. 罗晓民,魏梦媛,曹敏. 材料工程. 2018(05)
[5]仿花瓣效应超疏水涂层提高纯镁抗腐蚀性和生物相容性（英文）[J]. 彭峰,王东辉,马小涵,朱红芹,乔玉琴,刘宣勇. Science China Materials. 2018(04)
[6]材料表面润湿性的影响因素及预测模型[J]. 蒋华义,张亦翔,梁爱国,齐红媛. 表面技术. 2018(01)
[7]超疏水聚硅氧烷/聚氨酯海绵的制备及其油水分离特性的研究[J]. 程千会,刘长松,刘盛友. 材料研究与应用. 2017(04)
[8]内循环式水力旋流油水分离器的研究[J]. 张辉煌,栾江峰,赵志阳. 当代化工. 2017(11)
[9]仿月季花/TiO2超疏水竹材表面特征研究[J]. 何星蔚,傅深渊,戴月萍,金春德,王发鹏. 世界竹藤通讯. 2017(05)
[10]激光表面加工技术的发展与现状[J]. 瞿伟成,杨博程,刘延辉,袁康荐,孔慧颖,宋阳. 热加工工艺. 2017(20)
硕士论文
[1]激光直接成型技术及其配套材料的研究与开发[D]. 何晓蕾.南京信息工程大学 2018
[2]3D打印超疏水超亲油多孔膜及其在油水分离中的应用[D]. 吕娟.西南交通大学 2017
[3]金属基润湿性可控仿生超疏水表面的制备与调控机制[D]. 姚文广.吉林大学 2017
[4]超疏水—超亲油泡沫铜的制备及油水分离研究[D]. 罗洁.大连理工大学 2016
[5]铜基仿生微结构多功能表面的制备及性能[D]. 李淑一.吉林大学 2015
[6]超疏水超亲油滤网的制备与应用研究[D]. 卜祥玮.大连理工大学 2013
[7]助剂沉降法脱除催化裂化油浆中固体粉末的研究[D]. 杨杰.华东理工大学 2013
[8]重力式油水分离器性能的数值模拟[D]. 侯先瑞.大连海事大学 2011
本文编号：3439729
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 传统油/水分离的方法
1.2.1 化学法
1.2.2 生物法
1.2.3 物理法
1.3 极端润湿性油/水分离筛的制备方法
1.3.1 自然界极端润湿现象
1.3.2 极端润湿性油/水分离筛的制备方法
1.3.3 当前制备方法存在的问题
1.4 本文的主要工作
第二章 制备极端润湿性油/水分离筛的理论基础与方案
2.1 表面润湿性参数
2.2 润湿性模型
2.2.1 Young模型
2.2.2 Wenzel模型
2.2.3 Cassie-Baxter模型
2.3 基于分形维数对润湿性的分析
2.3.1 分形维数提取和计算方法
2.3.2 分形维数对润湿性的影响
2.4 基于润湿理论的极端润湿性油/水分离筛制备方案
2.4.1 极端润湿性油/水分离筛制备思路
2.4.2 极端润湿性油/水分离筛材料的选取
2.4.3 铜基极端润湿性油/水分离筛的制备方法
2.5 本章小结
第三章 基于阳极氧化一步法极端润湿性油/水分离筛的制备
3.1 制备与表征方法
3.1.1 制备材料与设备
3.1.2 极端润湿性油/水分离筛的制备方法
3.1.3 表征手段与方法
3.2 结果与分析
3.2.1 极端润湿性油/水分离筛制备参数的选取
3.2.2 极端润湿性油/水分离筛表面微观形貌与成分
3.2.3 极端润湿性油/水分离筛表面润湿性
3.2.4 极端润湿性油/水分离筛的耐腐蚀性和机械稳定性
3.3 本章小结
第四章 基于激光加工法极端润湿性油/水分离筛的制备
4.1 制备与表面设计
4.1.1 制备材料与设备
4.1.2 极端润湿性油/水分离筛的制备方法
4.1.3 极端润湿性油/水分离筛的表面设计
4.2 结果与分析
4.2.1 极端润湿性油/水分离筛表面微观形貌与成分
4.2.2 极端润湿性油/水分离筛表面润湿性
4.2.3 极端润湿性油/水分离筛的耐腐蚀性和机械稳定性
4.3 两种极端润湿性油/水分离筛的比较
4.4 本章小结
第五章 极端润湿性油/水分离筛的应用
5.1 油/水分离装置的设计与原理
5.2 油/水分离实验结果
5.2.1 不同类型油/水混合液的分离效率
5.2.2 油/水混合液的分离纯度
5.2.3 循环再利用能力
5.3 本章小结
第六章 全文总结及展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]高斯光束特性分析及其应用[J]. 叶大华. 激光技术. 2019(01)
[2]不同碳源浓度金刚石涂层刀具切削石材的性能研究[J]. 陆峰,王筱晴,查丽琼,闫广宇,吴玉厚. 人工晶体学报. 2018(09)
[3]海洋溢油污染的环境监管探究[J]. 刘慧,闫潇,高新伟. 生态经济. 2018(07)
[4]耐腐蚀超疏水铜网的制备及其在油水分离中的应用[J]. 罗晓民,魏梦媛,曹敏. 材料工程. 2018(05)
[5]仿花瓣效应超疏水涂层提高纯镁抗腐蚀性和生物相容性（英文）[J]. 彭峰,王东辉,马小涵,朱红芹,乔玉琴,刘宣勇. Science China Materials. 2018(04)
[6]材料表面润湿性的影响因素及预测模型[J]. 蒋华义,张亦翔,梁爱国,齐红媛. 表面技术. 2018(01)
[7]超疏水聚硅氧烷/聚氨酯海绵的制备及其油水分离特性的研究[J]. 程千会,刘长松,刘盛友. 材料研究与应用. 2017(04)
[8]内循环式水力旋流油水分离器的研究[J]. 张辉煌,栾江峰,赵志阳. 当代化工. 2017(11)
[9]仿月季花/TiO2超疏水竹材表面特征研究[J]. 何星蔚,傅深渊,戴月萍,金春德,王发鹏. 世界竹藤通讯. 2017(05)
[10]激光表面加工技术的发展与现状[J]. 瞿伟成,杨博程,刘延辉,袁康荐,孔慧颖,宋阳. 热加工工艺. 2017(20)
硕士论文
[1]激光直接成型技术及其配套材料的研究与开发[D]. 何晓蕾.南京信息工程大学 2018
[2]3D打印超疏水超亲油多孔膜及其在油水分离中的应用[D]. 吕娟.西南交通大学 2017
[3]金属基润湿性可控仿生超疏水表面的制备与调控机制[D]. 姚文广.吉林大学 2017
[4]超疏水—超亲油泡沫铜的制备及油水分离研究[D]. 罗洁.大连理工大学 2016
[5]铜基仿生微结构多功能表面的制备及性能[D]. 李淑一.吉林大学 2015
[6]超疏水超亲油滤网的制备与应用研究[D]. 卜祥玮.大连理工大学 2013
[7]助剂沉降法脱除催化裂化油浆中固体粉末的研究[D]. 杨杰.华东理工大学 2013
[8]重力式油水分离器性能的数值模拟[D]. 侯先瑞.大连海事大学 2011
本文编号：3439729
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