超亲水及水下超疏油表面的制备及其油水分离性能的研究

发布时间：2017-10-02 20:26

  本文关键词：超亲水及水下超疏油表面的制备及其油水分离性能的研究

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【摘要】：在人类日常生产和生活中,会产生大量的含油废水。含油废水直接排放会对环境产生严重的污染,从而危害人类的健康。因此,油水分离技术的研究对于处理含油污水以提高水和油的质量有着重要的意义。超亲水及水下超疏油滤网能够根据水滴和油滴在其表面润湿性的不同,将油水混合液的油和水分离开来,是一种高效的油水分离工具。本文采用铜网和不锈钢网为基底,研究出了两种制备超亲水及水下超疏油滤网的方法,并设计了一种油水分离装置,对一系列影响分离效率的因素进行了研究。主要研究内容与结果如下:1.黄铜网经氢氧化钠和过硫酸钾混合溶液浸泡后,能够制备出较理想的超亲水及水下超疏油滤网。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备对制备的滤网表面的微观形貌和化学组成进行表征;研究了铜网孔径、初始含油量、使用次数对油水混合液分离效率的影响。结果表明:经这种办法制备的滤网,表面生成了具有微纳米结构的氢氧化铜,空气中水滴的接触角为0°,水中油滴(1,2-二氯乙烷)的接触角高达159°。滤网可以对石油醚、正己烷等多种油与水的混合液进行有效分离,分离效率达90%以上,并且能够重复使用20次以上;密集的丝网结构对分离效率有一定的促进作用。此外,超亲水及水下超疏油铜网经PH为1的盐酸和海水两种腐蚀液浸泡后,油水分离效率均没有显著减小,表现出一定的耐腐蚀性能。2.采用低温水热法,利用硝酸锌和六次甲基四胺两者的混合溶液,在不锈钢网上生长出纳米氧化锌,制备出超亲水及水下超疏油滤网。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备对制备的滤网表面的微观形貌和化学组成进行表征;分析了孔径、初始含油量、使用次数对油水分离效率的影响。同时对不锈钢网在氢氧化钠和海水溶液中的耐腐蚀性进行了研究。结果表明:表面包覆纳米氧化锌的不锈钢网,具备空气中超亲水和水下超疏油的特性。利用氧化锌本身的亲水性和不锈钢网本身的性质,滤网可以有效分离石油醚、正己烷等多种油与水的混合液,分离效率达80%以上,能够重复使用20次以上,并且表现出较好的耐腐蚀性。
【关键词】：超亲水 超疏油 油水分离 耐腐蚀性
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 油水分离方面的研究11-21
• 1.1 含油污水的研究11-12
• 1.1.1 含油污水的来源及危害11-12
• 1.1.2 常用的油水分离方法12
• 1.2 油水分离方面的研究现状12-15
• 1.2.1 超疏水超亲油表面的研究现状13-14
• 1.2.2 超亲水及水下超疏油表面的研究现状14-15
• 1.3 超亲水及水下超疏油表面15-18
• 1.3.1 超亲水及水下超疏油表面的简介16
• 1.3.2 超亲水及水下超疏油表面的制备技术16-18
• 1.4 研究背景及意义18
• 1.5 论文主要目的及内容18-21
• 第2章 超亲水及水下超疏油表面的相关理论21-27
• 2.1 表面润湿性21-22
• 2.1.1 接触角21-22
• 2.1.2 前进角、后退角和滚动角22
• 2.2 超亲水及水下超疏油表面的理论基础22-25
• 2.2.1 不同界面的杨氏方程22-24
• 2.2.2 Wenzel模型24
• 2.2.3 Cassie模型24-25
• 2.3 超亲水及水下超疏油分离油水的原理25-27
• 第3章铜基滤网的制备及其油水分离性能的研究27-47
• 3.1 实验内容28-31
• 3.1.1 实验材料28
• 3.1.2 实验过程28-29
• 3.1.3 实验原理29
• 3.1.4 润湿性测量与表面表征29-30
• 3.1.5 油水分离实验30-31
• 3.2 实验结果与分析31-38
• 3.2.1 表面形貌分析31-32
• 3.2.2 样品XRD分析32-33
• 3.2.3 铜网表面的润湿性分析33-35
• 3.2.4 铜网孔径对润湿性的影响35-37
• 3.2.5 实验时间对铜网润湿性的影响37
• 3.2.6 粘附性分析37-38
• 3.3 简单油水混合液的油水分离38-44
• 3.3.1 油水分离效率的定义39
• 3.3.2 不同油水混合液的分离效率39-40
• 3.3.3 含油量对油混合液分水离效率的影响40-41
• 3.3.4 铜网目数对油水混合液分离效率的影响41-42
• 3.3.5 铜网的耐海水腐蚀性42
• 3.3.6 铜网的耐酸碱性42-43
• 3.3.7 使用次数对油水分离效率的影响43-44
• 3.4 本章小结44-47
• 第4章不锈钢基滤网的制备及其油水分离性能的研究47-67
• 4.1 实验内容48-51
• 4.1.1 实验材料48
• 4.1.2 实验过程48-49
• 4.1.3 实验原理49
• 4.1.4 润湿性测量与表面表征49-50
• 4.1.5 油水分离实验50-51
• 4.2 实验结果与分析51-58
• 4.2.1 表面形貌分析51-53
• 4.2.2 样品XRD分析53
• 4.2.3 不锈钢网表面的润湿性分析53-55
• 4.2.4 不锈钢网目数对润湿性的影响55-57
• 4.2.5 实验时间对不锈钢网润湿性的影响57
• 4.2.6 粘附性分析57-58
• 4.3 简单油水混合液的油水分离58-65
• 4.3.1 油水分离效率的定义59
• 4.3.2 不同油水混合液的分离效率59
• 4.3.3 实验时间对油水混合液分离效率的影响59-60
• 4.3.4 含油量对油水混合液分离效率的影响60-61
• 4.3.5 不锈钢网目数对油水混合液分离效率的影响61-62
• 4.3.6 不锈钢网的耐海水腐蚀性62-63
• 4.3.7 不锈钢网的耐碱腐蚀性63-64
• 4.3.8 使用次数对油水分离效率的影响64-65
• 4.4 本章小结65-67
• 结论67-69
• 参考文献69-75
• 攻读硕士学位期间发表的期刊论文75-77
• 致谢77

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本文编号：961639