铝基多孔阵列结构制备及油水分离试验研究

发布时间：2024-12-07 03:06

　　工业污水的排放以及海上泄油事件的频繁发生造成了大量的油水混合物,不仅对环境带来污染,且造成了资源的浪费。探索出一种可实现油水混合物分离的高效方法至关重要。鉴于极端润湿性表面对油相和水相显示相反的特性,故可通过制备合适的极端润湿性材料可分别实现轻油/水和重油/水混合物的分离。针对现有制备工艺存在的成本高、效率低、稳定性差等问题,论文提出先利用掩膜电化学加工技术构建铝基凹坑阵列结构,再经化学刻蚀后得到具有多孔阵列结构的铝基超亲水表面,然后降低表面能后获得超疏水性,最终分别实现轻油/重油水混合物的高效分离。论文的主要研究内容如下:（1）采用ANSYS软件建立掩膜电化学加工模型,确立了工件与电解液界面上的节点坐标的迭代计算方法,探索了加工过程中的工件尺寸的变化与电流密度、加工时间的变化规律。通过试验结果与仿真结果对比发现,仿真结果可较好地预测所加工凹坑结构的尺寸,仅在场强分布较弱的凹坑结构侧壁与试验结果存在较小差异。（2）采用化学刻蚀法对上述所得凹坑阵列结构进行处理,获得具有多孔阵列结构的铝基超亲水表面。研究试样的润湿性情况,并观测其表面微观结构;基于该超亲水表面,进行多种轻油/水混合物的分离试...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 油水分离研究现状
        1.2.1 传统油水分离技术
        1.2.2 极端润湿性表面油水分离技术
    1.3 极端润湿性过滤材料制备技术
        1.3.1 极端润湿性过滤材料制备方法
        1.3.2 存在的问题
    1.4 本文的主要研究思路与内容
2 掩膜电解加工及润湿性相关理论基础
    2.1 掩膜电解加工相关理论基础
        2.1.1 光刻相关理论
        2.1.2 法拉第定律
        2.1.3 电流效率
        2.1.4 电解加工间的电场特性
    2.2 润湿性相关理论
        2.2.1 Young氏模型
        2.2.2 Wenzel模型
        2.2.3 Cassie-Baxter模型
        2.2.4 水下超疏油理论
    2.3 本章小结
3 掩膜电解加工仿真与制备
    3.1 模型的建立和分析
        3.1.1 模型的建立
        3.1.2 模型的求解方法分析
        3.1.3 节点坐标的求解
    3.2 模型的变化规律分析
        3.2.1 模型的变化与场强分布规律
        3.2.2 工件的结构的变化与加工参数关系
    3.3 试验验证
        3.3.1 试验材料与装置
        3.3.2 制备方法与流程
        3.3.3 试验与仿真结果对比
    3.4 本章小结
4 极端润湿性多孔阵列结构的油水分离应用
    4.1 极端润湿性多孔阵列结构的制备与表征
        4.1.1 试验材料与装置
        4.1.2 试样的制备方法
        4.1.3 试样的表征
    4.2 结果与分析
        4.2.1 表面润湿性
        4.2.2 微观结构
    4.3 超亲水-超疏油多孔阵列结构在油水分离的应用
        4.3.1 装置及分离原理
        4.3.2 对不同轻油的分离能力
        4.3.3 循环能力及稳定性
    4.4 超疏水-超亲油多孔阵列结构在油水分离的应用
        4.4.1 对二氯甲烷/水的油水混合物的分离能力
        4.4.2 循环利用能力及稳定性
    4.5 本章小结
结论
参考文献
硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：4014694