纳米纤维/二氧化硅油水分离复合膜的制备及性能研究
发布时间：2022-01-03 14:47
水污染问题在人类社会飞速前进的过程中已不容忽视。作为水污染的一种,油污染具有严重破坏性,因此日益受到人们的关注。其中,高效、便捷的膜分离技术已被广泛研究并应用油水分离领域。但是,现今大多数油水分离膜的制备方法仍存在成本高、工艺步骤复杂等诸多问题,因而无法实现大规模生产和应用。因此,能够简化油水分离膜的制备工艺,降低其成本成为亟需解决的问题。本文利用亲水疏油性SiO2纳米粒子制备油水分离复合膜。通过添加亲水性的PVA-co-PE纳米纤维来提高SiO2纳米粒子的成膜性能。研究了PVA-co-PE纳米纤维/SiO2悬浮液的组成及制备工艺对涂层成膜性的影响,然后将此涂层涂覆在基材表面,利用SEM、接触角测量仪研究了PVA-co-PE纳米纤维添加量、涂层方式、基材目数、克重等对PVA-co-PE纳米纤维/SiO2复合膜微观形貌、亲水性、亲油性、水下疏油性和分离速率的影响。将有机试剂、各类油和去离子水染色后配制成油水混合物,研究了重力驱动下复合膜对油水混合物的分离效果;利用重量法测量了重力驱动下复合膜的油水分离...
【文章来源】：武汉纺织大学湖北省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)水滴在空气中的固体表面示意图；(b)油滴在空气中的固体表面示意图；(c)油滴在水下的固体表面示意图；
表面积大得多，从而使固体表面的实际固/液的接触面大于理想状态下的表观固/液界面接触面积；所以粗糙度 r 一般小于 1。当 θ 小于 90°时，表面粗糙度增加会导致 θr的降低，即表面粗糙度越大表面的亲水性越强；反之，当 θ 大于 90°时，随着表面粗糙度的增加会使得 θr增大，即表面越粗糙就越疏水。Cassie 理论是在杨氏方程的基础上发展出来的，它是来描述多孔疏水表面的润湿状况的。Cassie 理论指出织物表面的表观接触角是各个接触相（织物和空气（孔））间贡献的总和，即：(1.5)其中，f 表示表面的固态相分率，θc表示多孔疏水表面的表观接触角。图 1.2 (a)描述的是水滴完全润湿粗糙表面时的状态。Cassie 所描述的润湿状态如图 1.2 (c)所示，该模型也称空气垫模型；从图中可以看出，水滴实际上并没有与膜接触，只是悬着于粗糙表面的凸起上；使得水滴与膜之间就像隔了一层空气垫。由 Cassie 方程可知，对于粗糙表面，表面固态相分率越小，并且原平坦表面的水接触角越大，则表面的疏水性越好。虽然目前 Wenzel 和 Cassie 理论还有没有很完善，但是作为超疏水表面最为经典的理论，这两种理论已被人们广泛接受并被用于相关研究的理论解释中[13-15]。cos fcos(1f)cθ= θ
[50]。图1.3 静电纺丝装置示意图Fig.1.3 Schematic diagram of Electrospinning device静电纺丝技术是以静电力为牵引力来制备超细纤维的一种技术。图 1.3 为静电纺丝装置示意图。在静电纺丝过程中，利用高压电源使聚合物熔体或溶液带有几千甚至几万伏的高压静电，聚合物在注射器与接收装置形成的电场中克服表面张力形成微小的射流，经过在空气中固化后可在接收装置上得到纤维毡状或无纺布结构的纤维膜。通常，利用静电纺丝技术制备得到的纳米纤维要比其他方法得到的纳米纤维细得多，直径一般都只在几十纳米至上千纳米之间[51-53]。因具有的诸多优越的性能，静电纺纳米纤维多用于过滤、分离膜、电池、生物医学等领域。近年来，许多被设计用于分离油水混合物的
【参考文献】：
期刊论文
[1]三醋酸纤维素纳米纤维膜的制备及其油水分离应用[J]. 刘俊劭,刘瑞来,赵瑨云,饶瑞晔. 应用化学. 2017(05)
[2]超亲水-水下超疏油PVDF-g-PAA多孔膜的制备及油水分离性能[J]. 高虹,段月琴,袁志好. 高等学校化学学报. 2016(06)
[3]EVOH纳米纤维功能膜的制备及油水分离性能[J]. 郑晓婷,徐丹丹,陆建伟,沈青,肖茹. 膜科学与技术. 2016(02)
[4]中国水污染趋势与治理制度[J]. 张晓. 中国软科学. 2014(10)
[5]现代油水分离技术与原理[J]. 张博,王建华,吴庆涛,康志强. 过滤与分离. 2014(02)
[6]基于超亲水超疏油原理的网膜及其在油水分离中的应用[J]. 袁腾,陈卓,周显宏,涂伟萍,胡剑青,王锋. 化工学报. 2014(06)
[7]仿生结构及其功能材料研究进展[J]. 刘克松,江雷. 科学通报. 2009(18)
[8]我国水污染状况及其对人类健康的影响与主要对策[J]. 刘昌明,曹英杰. 科学对社会的影响. 2009(02)
[9]重力油水分离技术研究进展[J]. 万楚筠,黄凤洪,廖李,祝俊. 工业水处理. 2008(07)
[10]单宁改性皮胶原纤维膜用于油水分离的研究[J]. 王忠明,廖学品,石碧. 高校化学工程学报. 2008(03)
硕士论文
[1]具有微纳复合仿生结构的油水分离膜材料的制备及性能研究[D]. 朱锦龙.新疆大学 2015
本文编号：3566459
【文章来源】：武汉纺织大学湖北省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)水滴在空气中的固体表面示意图；(b)油滴在空气中的固体表面示意图；(c)油滴在水下的固体表面示意图；
表面积大得多，从而使固体表面的实际固/液的接触面大于理想状态下的表观固/液界面接触面积；所以粗糙度 r 一般小于 1。当 θ 小于 90°时，表面粗糙度增加会导致 θr的降低，即表面粗糙度越大表面的亲水性越强；反之，当 θ 大于 90°时，随着表面粗糙度的增加会使得 θr增大，即表面越粗糙就越疏水。Cassie 理论是在杨氏方程的基础上发展出来的，它是来描述多孔疏水表面的润湿状况的。Cassie 理论指出织物表面的表观接触角是各个接触相（织物和空气（孔））间贡献的总和，即：(1.5)其中，f 表示表面的固态相分率，θc表示多孔疏水表面的表观接触角。图 1.2 (a)描述的是水滴完全润湿粗糙表面时的状态。Cassie 所描述的润湿状态如图 1.2 (c)所示，该模型也称空气垫模型；从图中可以看出，水滴实际上并没有与膜接触，只是悬着于粗糙表面的凸起上；使得水滴与膜之间就像隔了一层空气垫。由 Cassie 方程可知，对于粗糙表面，表面固态相分率越小，并且原平坦表面的水接触角越大，则表面的疏水性越好。虽然目前 Wenzel 和 Cassie 理论还有没有很完善，但是作为超疏水表面最为经典的理论，这两种理论已被人们广泛接受并被用于相关研究的理论解释中[13-15]。cos fcos(1f)cθ= θ
[50]。图1.3 静电纺丝装置示意图Fig.1.3 Schematic diagram of Electrospinning device静电纺丝技术是以静电力为牵引力来制备超细纤维的一种技术。图 1.3 为静电纺丝装置示意图。在静电纺丝过程中，利用高压电源使聚合物熔体或溶液带有几千甚至几万伏的高压静电，聚合物在注射器与接收装置形成的电场中克服表面张力形成微小的射流，经过在空气中固化后可在接收装置上得到纤维毡状或无纺布结构的纤维膜。通常，利用静电纺丝技术制备得到的纳米纤维要比其他方法得到的纳米纤维细得多，直径一般都只在几十纳米至上千纳米之间[51-53]。因具有的诸多优越的性能，静电纺纳米纤维多用于过滤、分离膜、电池、生物医学等领域。近年来，许多被设计用于分离油水混合物的
【参考文献】：
期刊论文
[1]三醋酸纤维素纳米纤维膜的制备及其油水分离应用[J]. 刘俊劭,刘瑞来,赵瑨云,饶瑞晔. 应用化学. 2017(05)
[2]超亲水-水下超疏油PVDF-g-PAA多孔膜的制备及油水分离性能[J]. 高虹,段月琴,袁志好. 高等学校化学学报. 2016(06)
[3]EVOH纳米纤维功能膜的制备及油水分离性能[J]. 郑晓婷,徐丹丹,陆建伟,沈青,肖茹. 膜科学与技术. 2016(02)
[4]中国水污染趋势与治理制度[J]. 张晓. 中国软科学. 2014(10)
[5]现代油水分离技术与原理[J]. 张博,王建华,吴庆涛,康志强. 过滤与分离. 2014(02)
[6]基于超亲水超疏油原理的网膜及其在油水分离中的应用[J]. 袁腾,陈卓,周显宏,涂伟萍,胡剑青,王锋. 化工学报. 2014(06)
[7]仿生结构及其功能材料研究进展[J]. 刘克松,江雷. 科学通报. 2009(18)
[8]我国水污染状况及其对人类健康的影响与主要对策[J]. 刘昌明,曹英杰. 科学对社会的影响. 2009(02)
[9]重力油水分离技术研究进展[J]. 万楚筠,黄凤洪,廖李,祝俊. 工业水处理. 2008(07)
[10]单宁改性皮胶原纤维膜用于油水分离的研究[J]. 王忠明,廖学品,石碧. 高校化学工程学报. 2008(03)
硕士论文
[1]具有微纳复合仿生结构的油水分离膜材料的制备及性能研究[D]. 朱锦龙.新疆大学 2015
本文编号：3566459
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3566459.html
