仿生制备特殊润湿性材料及其在油水分离中的应用

发布时间：2024-02-06 21:15

　　随着石油业、制造业等工业化的不断发展,我们的水资源和生态环境受到了海洋溢油事件以及含油污水排放等问题的严重影响。而仿生制备的特殊浸润性材料因其特殊的润湿性能,在处理这类污染问题中起着至关重要的作用。本论文主要通过在材料表面仿生构筑微观纳米结构以及改性人造海绵,制备过滤型和吸附型两种类型的超疏水/超亲油材料用于油水分离。研究中制备了绿色无毒、耐久、高弹、化学性质稳定的油水分离材料,并设计了一种可用于原位连续吸附的油水分离装置。本论文主要研究内容如下:(1)以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为胶粘剂,将棕榈酸镁(Mg-P)疏水粉末粘附在玻璃、纺织布、不锈钢网以及瓦楞纸表面构筑出粗糙的微-纳米结构,实现了材料的表面改性。材料表面表现出优异的疏水性、自清洁性和耐久性。在实际的油水分离中,经过10次分离循环后,超疏水不锈钢网的水接触角仍可大于150°,油的收集效率也可保持在91%以上。(2)利用水热法成功制备一种三维,且具有弹性和超亲水性能的Ag-PVAs复合海绵,随后使用碳化法将其改性得到超疏水碳海绵。当增加煅烧温度后,海绵中纤维的平均直径从1.25μm降低至500 nm左右。同时,当煅烧温度分别为...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 特殊润湿性理论
        1.2.1 接触角和杨氏方程
        1.2.2 Wenzel和 Cassie–Baxter模型
    1.3 特殊润湿性材料的应用
        1.3.1 防腐蚀
        1.3.2 抗冰冻
        1.3.3 自清洁
        1.3.4 油水分离
        1.3.5 其他
    1.4 特殊润湿性材料在油水分离领域中的应用现状
        1.4.1 过滤型油水分离材料
        1.4.2 吸附型油水分离材料
    1.5 本文的研究目的及主要内容
第二章 超疏水涂层的制备及其在油水分离中的应用
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验所需材料
        2.2.2 实验所需设备及仪器
        2.2.3 超疏水涂层的制备
        2.2.4 测试与表征
        2.2.5 油水分离能力表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 FT-IR和 XPS分析
        2.3.2 表面形貌分析
        2.3.3 XRD分析
        2.3.4 表面润湿性分析
        2.3.5 表面自清洁性能分析
        2.3.6 耐久性分析
        2.3.7 油水分离性能分析
    2.4 本章小结
第三章 碳化法制备超疏水/超亲油的银@聚乙烯醇复合海绵及其油水分离性能研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验所需材料
        3.2.2 实验所需设备及仪器
        3.2.3 碳化法制备超疏水Ag-PVAs海绵
        3.2.4 测试与表征
        3.2.5 吸油性能及循环吸附性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 表面形貌分析
        3.3.2 XRD和 XPS分析
        3.3.3 表面润湿性分析
        3.3.4 机械性能分析
        3.3.5 吸油性能分析
    3.4 本章小结
第四章 PDMS增强银@聚乙烯醇复合海绵用于连续的油水分离
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验所需材料
        4.2.2 实验所需设备及仪器
        4.2.3 PDMS改性Ag-PVAs海绵(f-PDMS)
        4.2.4 测试与表征
        4.2.5 吸油性能及循环吸附性能测试
        4.2.6 油水混合的连续分离
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 表面形貌分析
        4.3.2 XPS分析和FT-IR分析
        4.3.3 TGA分析和BET分析
        4.3.4 表面润湿性分析
        4.3.5 机械性能分析
        4.3.6 吸油性能分析
        4.3.7 连续的油水分离
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
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本文编号：3896197