具有特殊浸润性金属网表面制备及油水分离性能研究

发布时间：2020-05-05 03:49

【摘要】：人类的日常生活和工业生产制造了大量的含油废水,含油废水的直接排放对生态环境造成了污染和破坏。然而,含油污水处理技术仍然面临着诸如制备难度高,污染环境,制备效率低和成本高等巨大挑战。近年来,随着超疏水材料理论和制备技术的发展,研究人员对于具有特殊润湿性的材料在油水分离方面的应用进行了广泛的研究。特殊润湿性材料为有效的油水分离提供了新的途径。然而,由于高成本,制备工艺复杂等缺点严重影响其实际应用能力,当下仍迫切需要具有特殊润湿性,同时制备成本低、工艺简单、油水分离效率高的分离材料。本文提供了两种制备具有特殊润湿性油水分离材料的方法。(1)在240目不锈钢网表面收集一层石蜡灰,然后将收集过石蜡灰的不锈钢网浸入PDMS溶液中之后在其表面进行二次石蜡灰颗粒收集,最后在烘箱80~oC加热2 h,制备得到一种表面富集大量石蜡灰颗粒的超疏水不锈钢网,水接触角可达到156°滑动角约为3°。相反的,当把环己烷滴到超疏水不锈钢网表面,液体会在不锈钢网表面迅速铺展并吸收到内部,表明超疏水不锈钢网表面具有良好的亲油性质,经过测定油接触角为0°。超疏水不锈钢网表面具有良好的自清洁行为。并且对于温度为90 ~oC热水的接触角可达到145°,对于酸、碱的水溶液接触角为143°。同时具有良好的生活防污染性能。石蜡灰改性的超疏水表面具有良好的机械稳定性,通过10次胶带剥离测试,及10 min水流冲击测试之后依然保持良好的疏水性能。此外石蜡灰改性的不锈钢网能宏观有效的将二氯甲烷和水的混合物进行分离。(2)通过硝酸银与铜发生置换反应,将240目铜网与浸入硝酸银乙醇溶液中,在铜网的表面生长出“树枝状”微纳米结构,文中研究了不同反应时间对表面微纳结构的影响,最终确定了30 s为最佳反应时间,所制备的Cu-Ag具有超亲油超亲水特性对水和油的接触角均为0°,并且在水下油接触角为132°,油下水接触角为139°。将Cu-Ag进行水预润湿之后可以有效的将真空泵油和水的混合物进行分离,并且在十次循环过程中油水分离的效率均大于94%保持较高的油水分离效率。(3)在Cu-Ag铜网的基体浸入PDMS溶液,通过EDS元素分析,及红外光谱分析表明,PDMS成功涂覆在Cu-Ag表面,将PDMS改性的材料记为Cu-Ag-P,Cu-Ag-P的水接触角为153°,对于不同有机溶剂具有较高通量,其中DMF通量可达(~31000 L*m-2*h-1),优异的防结冰和自洁性能力。此外,经过UVB,机械磨损,热水和酸/碱溶液处理后,Cu-Ag-P仍表现出优异的防水性能。最后,通过自行搭建的油水分离装置可用于连续油水分离。这项工作不仅提供了一种简单有效的方法来制造具有油回收能力的润湿性可控铜网,而且为油水分离材料在连续性油水分离方面的潜在应用提供了新思路。
【图文】：

示意图,杨氏方程,接触角,示意图

图 1.1 杨氏方程接触角示意图[12]e 1.1 Schematic diagram of the corresponding contact angle of Young's eenzel 模型

示意图,接触角,模型C,模型

图 1.2 Wenzel 模型接触角示意图[13] Schematic diagram of the corresponding contact angle of We-Baxter 模型Cassie 和 Baxter[14]对 Wenzel 的理论进行了修正
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TG174.4;TQ051.893

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