pH响应润湿性铁泡沫仿生表面的制备与机理研究
发布时间：2021-11-14 21:23
随着社会的不断发展,工业含油废水和餐饮含油废水的排放量不断增加,随意排放含油废水会造成严重的环境污染。且原油开采量的增大,海上石油泄漏事故频繁发生会破坏海洋环境及能源浪费。受自然界的启发,具有特殊润湿性的生物表面成为用于油水处理的研究热点,制备的特殊润湿性界面材料,具有超疏水、自清洁、防污、耐腐蚀等性能,且多孔材料具有有效的油水分离性能。而传统的油水分离技术与超润湿材料相比,其分离效率和稳定性较低。本文选取多孔的铁泡沫作为基底,采用电沉积法在铁泡沫表面构建微纳结构,再用不同比例混合硫醇修饰制备出pH响应的智能润湿性表面。通过电沉积法在铁泡沫表面构建微纳结构,再用正十二烷醇修饰表面,制备出低黏附超疏水表面。通过设计不同工艺参数,系统分析了电沉积时间、电压和电解液参数对所制备样品表面的微观形貌及润湿性的影响。直流电压2V,通电时间为105min,电解液浓度为0.6mMAgNO3、1.6mMSDS、0.6mMKNO3时是制备出低黏附超疏水表面的最佳工艺参数。所制备试样表面接触角为152.6°,滚动角为6°,且表面具有自清洁性。利用其超疏水超亲油特性...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
具有超润湿性和相应的多尺度结构的典型生物材料
吉林大学硕士学位论文2以金属网格、棉织物、海绵和泡沫等多孔材料[35-39]为基底,研究并制备了一系列应用于油水分离技术的超疏水表面，引起了人们广泛关注。目前，根据润湿性差异,用于油水混合物分离的超润湿材料一般可分为三种类型：“除油”型材料，表现出超疏水性/超亲油性[40,41]；“除水”型材料，表现出超亲水性/水下超亲油性[42,43]；具有智能响应的可转换润湿性材料[44-46]。随着技术的发展和人们对材料的更高要求，具有可切换润湿行为的智能分离材料因其工艺简单、分离效率高、能耗低等优点而受到人们的广泛关注。1.2用于油水分离的超疏水/超亲油材料研究用于油水分离的典型的超润湿材料之一是超疏水超亲油材料。利用超疏水/超亲油表面的润湿性可使油相更加容易扩散，吸收或者渗透到材料上，然而水相将被排斥，从而轻松分离油水混合溶液。目前流行的油水分离材料有棉织物面料材料、海绵和泡沫基材料、金属网基材料等。1.2.1金属网格基底材料Zhang等人[47]在碱性条件下通过水热法在不锈钢网上构建多尺度花状Ni-AlLDHs阵列，再通过低表面能物质修饰制备出超疏水超亲油不锈钢网。他们首先在食人鱼溶液中对不锈钢网进行羟基化处理，再将其在Ni(NO3)2·6H2O、Al(NO3)3·9H2O和尿素的混合水溶液中通过水热法在不锈钢表面得到LDHs片状晶体，再用PFTS（1h，1h，2h，2h全氟十二烷基三乙氧基硅烷）溶液修饰，制备出水接触角156°和滚动角5°可用于油水分离的低黏附超疏水超亲油表面。图1.2超疏水表面制备过程示意图和不同状态下的SEM图像
第1章绪论3Zhu等人[48]通过刻蚀法将不锈钢网浸入在盐酸和硬脂酸在内的乙醇溶液中，成功制备出表面具有微纳结构和低表面能物质的超疏水不锈钢网，制备过程如图1.3所示。所制备试样水接触角160°，即使在超声震荡和长时间暴露在大气中都具有良好的稳定性。并且设计了一种微型油水分离装置，可简单、有效地用于油水混合物的分离，在工业废水和油水污染方面具有良好的应用前景。（a）超疏水不锈钢网制备工艺（b）油水分离装备图1.3超疏水不锈钢网的制备工艺及其在油水分离中的应用受荷叶表面微纳结构启发，Du等人[49]通过氢氟酸刻蚀、银纳米粒子涂层和硬脂酸改性，成功制备出一种具有优异油水分离效率和耐腐蚀的超疏水-亲油不锈钢网，制备示意图如图1.4所示。所制备试样可以分离许多油水混合溶液，且分离效率大于98%，且在循环分离40次后分离效率也大于97%具有良好的循环分离性能，而且具有良好的耐腐蚀性能，适用于工业油水分离苛刻的环境条件，在工业废水处理中存在潜在的利用价值。图1.4超疏水/超亲油性不锈钢网的制造示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]双光束激光干涉制备布基石墨烯仿生表面[J]. 姜昊伯,刘娟,宋云云,刘燕,任露泉. 科学通报. 2019(12)
本文编号：3495367
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
具有超润湿性和相应的多尺度结构的典型生物材料
吉林大学硕士学位论文2以金属网格、棉织物、海绵和泡沫等多孔材料[35-39]为基底,研究并制备了一系列应用于油水分离技术的超疏水表面，引起了人们广泛关注。目前，根据润湿性差异,用于油水混合物分离的超润湿材料一般可分为三种类型：“除油”型材料，表现出超疏水性/超亲油性[40,41]；“除水”型材料，表现出超亲水性/水下超亲油性[42,43]；具有智能响应的可转换润湿性材料[44-46]。随着技术的发展和人们对材料的更高要求，具有可切换润湿行为的智能分离材料因其工艺简单、分离效率高、能耗低等优点而受到人们的广泛关注。1.2用于油水分离的超疏水/超亲油材料研究用于油水分离的典型的超润湿材料之一是超疏水超亲油材料。利用超疏水/超亲油表面的润湿性可使油相更加容易扩散，吸收或者渗透到材料上，然而水相将被排斥，从而轻松分离油水混合溶液。目前流行的油水分离材料有棉织物面料材料、海绵和泡沫基材料、金属网基材料等。1.2.1金属网格基底材料Zhang等人[47]在碱性条件下通过水热法在不锈钢网上构建多尺度花状Ni-AlLDHs阵列，再通过低表面能物质修饰制备出超疏水超亲油不锈钢网。他们首先在食人鱼溶液中对不锈钢网进行羟基化处理，再将其在Ni(NO3)2·6H2O、Al(NO3)3·9H2O和尿素的混合水溶液中通过水热法在不锈钢表面得到LDHs片状晶体，再用PFTS（1h，1h，2h，2h全氟十二烷基三乙氧基硅烷）溶液修饰，制备出水接触角156°和滚动角5°可用于油水分离的低黏附超疏水超亲油表面。图1.2超疏水表面制备过程示意图和不同状态下的SEM图像
第1章绪论3Zhu等人[48]通过刻蚀法将不锈钢网浸入在盐酸和硬脂酸在内的乙醇溶液中，成功制备出表面具有微纳结构和低表面能物质的超疏水不锈钢网，制备过程如图1.3所示。所制备试样水接触角160°，即使在超声震荡和长时间暴露在大气中都具有良好的稳定性。并且设计了一种微型油水分离装置，可简单、有效地用于油水混合物的分离，在工业废水和油水污染方面具有良好的应用前景。（a）超疏水不锈钢网制备工艺（b）油水分离装备图1.3超疏水不锈钢网的制备工艺及其在油水分离中的应用受荷叶表面微纳结构启发，Du等人[49]通过氢氟酸刻蚀、银纳米粒子涂层和硬脂酸改性，成功制备出一种具有优异油水分离效率和耐腐蚀的超疏水-亲油不锈钢网，制备示意图如图1.4所示。所制备试样可以分离许多油水混合溶液，且分离效率大于98%，且在循环分离40次后分离效率也大于97%具有良好的循环分离性能，而且具有良好的耐腐蚀性能，适用于工业油水分离苛刻的环境条件，在工业废水处理中存在潜在的利用价值。图1.4超疏水/超亲油性不锈钢网的制造示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]双光束激光干涉制备布基石墨烯仿生表面[J]. 姜昊伯,刘娟,宋云云,刘燕,任露泉. 科学通报. 2019(12)
本文编号：3495367
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