纤维素/陶瓷复合膜的制备及油水分离性能研究
发布时间：2021-10-12 03:44
目的提高陶瓷膜对水包油乳化液的分离能力。方法将纤维素粉末充分溶解在氢氧化钠、尿素、水配制的溶解液中,低温真空下在多孔陶瓷分离膜表面构筑亲水性纤维素涂层。通过X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（SEM）、接触角测量仪、紫外-可见分光光度计表征纤维素/陶瓷复合膜的组成、结构、表面润湿性及水包油（甲苯）乳液分离效率。结果纤维素成功复合到多孔陶瓷膜孔隙表面,空气中水滴在膜表面的接触角为0°,水中油滴的接触角高达155°左右,使多孔陶瓷膜具备了在空气中超亲水-水下超疏油的特性。通过油水分离实验发现,在常温常压下,多孔陶瓷膜对水包甲苯乳液高效分离,其油水分离能力（>99.26%）、抗污染性（经20次循环分离后,三种复合的平板陶瓷膜的水通量变化不大）得到显著提高,表现出较好的油水分离性能。结论陶瓷分离膜经纤维素修饰后,表面亲水性和水下超疏油性都得到了提高,油水分离能力可达99.26%,重复使用20次的纯水通量无明显衰减。
【文章来源】：表面技术. 2017,46(11)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
纤维素/陶瓷复合膜制备示意图
·24·表面技术2017年11月1.2乳化油的配制根据文献[13]配制水包油乳液：将120mL去离子水和4mL甲苯混合，按质量分数0.2%加入乳化剂吐温80，在转速1000r/min下混合搅拌3h，得到乳白色的水包油乳液，油滴粒径为1~10μm。配制的乳化油可长时间稳定保持，存放2周仍然保持乳白色，未分层变澄清。使用动态光散射粒度分析仪测油滴粒径，如图2所示。测出的粒径分布随放置时间变化不大，说明乳化油很稳定，不易分离。图2乳化油粒径分布随时间的变化Fig.2Variationsofparticlesizedistributionofemulsifiedoilasafunctionoftime1.3性能测试用X射线衍射仪（BRUKERD8ADVANCE）表征复合表面成分和结构，采集参数为铜Kα辐射，扫描范围为10°~80°，扫描速度为10(°)/min。用场发射扫描电子显微镜（HitachiS4800）对复合陶瓷膜表面形貌进行分析，采用不同的放大倍数观察。采用接触角仪（OCA20）表征复合前后陶瓷膜表面的润湿性。在空气中，表面滴水测亲水性，在水下膜表面测氯仿、大豆油、正己烷、重油的接触角。在样品表面均匀地取5个不同位置的点，取其平均值，液滴的体积为3μL。4）在自重下通过过滤装置测量复合分离膜通量和乳化油分离效率，用紫外-可见分光光度计（Lambda950,US）对含油量进行定性和定量分析，得到分离前后的强度差。根据公式100%CRCP0)×=(1-计算油水分离效率，其中R是分离效率，C0和Cp分别是原始油-水混合物和收集滤液的水的油浓度。按照公式Flux=VAt计算纯水通量，其中V是滤出液体积，A是过滤面积，t是过滤时间[14]。1.4油水分离装置在乳化油稳定范围内进行油水分离，如图3所示。半径为2.3cm、厚度为0.5cm的平板复合陶瓷膜被固定在玻璃管与接头中间。油水乳液倒入玻璃?
砻婢?鹊厝?个不同位置的点，取其平均值，液滴的体积为3μL。4）在自重下通过过滤装置测量复合分离膜通量和乳化油分离效率，用紫外-可见分光光度计（Lambda950,US）对含油量进行定性和定量分析，得到分离前后的强度差。根据公式100%CRCP0)×=(1-计算油水分离效率，其中R是分离效率，C0和Cp分别是原始油-水混合物和收集滤液的水的油浓度。按照公式Flux=VAt计算纯水通量，其中V是滤出液体积，A是过滤面积，t是过滤时间[14]。1.4油水分离装置在乳化油稳定范围内进行油水分离，如图3所示。半径为2.3cm、厚度为0.5cm的平板复合陶瓷膜被固定在玻璃管与接头中间。油水乳液倒入玻璃管内。水包油乳液只在重力的作用下进行分离，水透过陶瓷膜孔隙留下，由于表面疏油，油滴被阻挡在陶瓷膜上方。图3油水分离过滤分离原理图Fig.3Schematicdiagramoftheoil-waterseparationandfilteringseparation2结果及分析2.1组成及结构分析图4和图5分别为原始和纤维素复合后陶瓷膜表面的EDS能谱，图4中主要为Al和O两种元素，而在图5中，Al和O两种元素的比例有所下降，少量的C元素也均匀分布在材料表面，说明纤维素成功复合在陶瓷膜表面孔隙。然后对复合前后平板陶瓷膜进行XRD分析，结果见图6。由图6可知，复合陶瓷膜在2θ=12.1°、20.3°和22.3°处出现了3个明显不同的衍射峰，分别对应再生纤维素的3个特征峰（1,－1,0）、(1,1,0)和(2,0,0)[15]。此外图6a中，在2θ=25.6°、35.1°、37.8°、43.3°和57.5°处出现的衍射峰为α-Al2O3的特征峰[16]。除去两种物质的特征峰外，无其他衍射峰，这也说明成功制备出表面附有纤维素的陶瓷膜。2.2形貌分析对原始和复合后Al2O3陶瓷膜（孔径约?
本文编号：3431820
【文章来源】：表面技术. 2017,46(11)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
纤维素/陶瓷复合膜制备示意图
·24·表面技术2017年11月1.2乳化油的配制根据文献[13]配制水包油乳液：将120mL去离子水和4mL甲苯混合，按质量分数0.2%加入乳化剂吐温80，在转速1000r/min下混合搅拌3h，得到乳白色的水包油乳液，油滴粒径为1~10μm。配制的乳化油可长时间稳定保持，存放2周仍然保持乳白色，未分层变澄清。使用动态光散射粒度分析仪测油滴粒径，如图2所示。测出的粒径分布随放置时间变化不大，说明乳化油很稳定，不易分离。图2乳化油粒径分布随时间的变化Fig.2Variationsofparticlesizedistributionofemulsifiedoilasafunctionoftime1.3性能测试用X射线衍射仪（BRUKERD8ADVANCE）表征复合表面成分和结构，采集参数为铜Kα辐射，扫描范围为10°~80°，扫描速度为10(°)/min。用场发射扫描电子显微镜（HitachiS4800）对复合陶瓷膜表面形貌进行分析，采用不同的放大倍数观察。采用接触角仪（OCA20）表征复合前后陶瓷膜表面的润湿性。在空气中，表面滴水测亲水性，在水下膜表面测氯仿、大豆油、正己烷、重油的接触角。在样品表面均匀地取5个不同位置的点，取其平均值，液滴的体积为3μL。4）在自重下通过过滤装置测量复合分离膜通量和乳化油分离效率，用紫外-可见分光光度计（Lambda950,US）对含油量进行定性和定量分析，得到分离前后的强度差。根据公式100%CRCP0)×=(1-计算油水分离效率，其中R是分离效率，C0和Cp分别是原始油-水混合物和收集滤液的水的油浓度。按照公式Flux=VAt计算纯水通量，其中V是滤出液体积，A是过滤面积，t是过滤时间[14]。1.4油水分离装置在乳化油稳定范围内进行油水分离，如图3所示。半径为2.3cm、厚度为0.5cm的平板复合陶瓷膜被固定在玻璃管与接头中间。油水乳液倒入玻璃?
砻婢?鹊厝?个不同位置的点，取其平均值，液滴的体积为3μL。4）在自重下通过过滤装置测量复合分离膜通量和乳化油分离效率，用紫外-可见分光光度计（Lambda950,US）对含油量进行定性和定量分析，得到分离前后的强度差。根据公式100%CRCP0)×=(1-计算油水分离效率，其中R是分离效率，C0和Cp分别是原始油-水混合物和收集滤液的水的油浓度。按照公式Flux=VAt计算纯水通量，其中V是滤出液体积，A是过滤面积，t是过滤时间[14]。1.4油水分离装置在乳化油稳定范围内进行油水分离，如图3所示。半径为2.3cm、厚度为0.5cm的平板复合陶瓷膜被固定在玻璃管与接头中间。油水乳液倒入玻璃管内。水包油乳液只在重力的作用下进行分离，水透过陶瓷膜孔隙留下，由于表面疏油，油滴被阻挡在陶瓷膜上方。图3油水分离过滤分离原理图Fig.3Schematicdiagramoftheoil-waterseparationandfilteringseparation2结果及分析2.1组成及结构分析图4和图5分别为原始和纤维素复合后陶瓷膜表面的EDS能谱，图4中主要为Al和O两种元素，而在图5中，Al和O两种元素的比例有所下降，少量的C元素也均匀分布在材料表面，说明纤维素成功复合在陶瓷膜表面孔隙。然后对复合前后平板陶瓷膜进行XRD分析，结果见图6。由图6可知，复合陶瓷膜在2θ=12.1°、20.3°和22.3°处出现了3个明显不同的衍射峰，分别对应再生纤维素的3个特征峰（1,－1,0）、(1,1,0)和(2,0,0)[15]。此外图6a中，在2θ=25.6°、35.1°、37.8°、43.3°和57.5°处出现的衍射峰为α-Al2O3的特征峰[16]。除去两种物质的特征峰外，无其他衍射峰，这也说明成功制备出表面附有纤维素的陶瓷膜。2.2形貌分析对原始和复合后Al2O3陶瓷膜（孔径约?
本文编号：3431820
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