功能性油水分离材料的制备与研究

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1、万方数据江苏大学硕士学位论文摘要近年来，石油泄漏和工业有机物污染事故越来越多，事故一旦发生，需要投入大量的人力物力来治理事故导致的水体污染，但收效甚微，导致全球范围内的水污染也越来越严重。开发能够有效治理水体中有机污染的材料已刻不容缓。受自然界超疏水现象的启发，研究者们采用不同的方法制备出了多种极端润湿性(超疏水、超亲水、超疏油和超亲油性)材料，用于分离油水混合物，分离效果甚佳。且随着对油水分离材料的深入研究，功能性的油水分离材料受到越来越多的关注，对其抗污染性能和耐久性能也有了更高的要求。本论文在深入调研相关文献的基础上，分析了目前油水分离材料在制备和应用过程中存在的问题，制备了三种不

2、同的功能化油水分离材料，并对其表面性能以及分离性能进行了系统研究，取得了以下主要成果：1．利用简单的浸泡方法，将铜网浸泡在氢氧化钠和过硫酸铵混合溶液中，在铜网表面构筑起粗糙的结构，再利用三氯硅烷化学改性，获得了超疏水铜网表面。考察了多种常见液体在该超疏水铜网表面的润湿行为，并研究了该超疏水表面的机械耐久性与铜网结构的关系，在72．7KPa压强下，磨擦距离达300cm，水的接触角仍大于1500。结合上述研究，利用硬脂酸改性，则得到超疏水／超亲油的铜网表面，进行了油水分离实验，发现该铜网的分离效率高达99．O％。2．利用喷涂方法制备了具有PFC／Si02涂层的不锈钢网，得到的钢网在空气中和水

3、下均表现超亲水性和超疏油性。探讨了多层级的微纳结构和钢网表面的亲水基团、PFC的氟化烷基链，与超亲水性和超疏油的关系。利用等离子处理和腐蚀性水溶液来评估钢网涂层的耐久性。采用油水分离实验研究钢网的分离效率及重复利用性，发现该钢网抗油污染性强，可分离腐蚀性液体且分离效率大于99％。3．利用层层自组装在棉布表面沉积了聚电解质多层薄膜，再吸附全氟辛酸根离子，得到超疏水／超疏油棉布表面。利用紫外光调控，改变棉布表面的极端润湿性，将超疏水性转换为超亲水性。探讨了该棉布分离油水混合物的机理，考察了分离多种油水混合液体(如十六烷，菜籽油，石蜡油与水的混合液体)的效率以及重复利用率，发现该棉布分离效率大

4、于99％，抗油污染性强，可多次循环利用。关键词：功能化，油水分离，超疏水，超疏油，超亲水，超亲油万方数据功能性油水分离材料的可控制备与性能研究万方数据江苏大学硕士学位论文ABSTRACTInrecentyears，therehavebeenmoreandmoreoilspillagesandtheindustrialdischargeoforganicsolvents．Oncesuchaccidentshappened，itwouldcostalotofresourcestocontroltheseverewaterpollution．Butitdidnotworkwell，andthe

5、globalscaleofwaterpollutionbecamemoreandmoreserious．Therefore，itisurgent，butalsochallenging，toexplorehigh—performancematerialsthatarebotheffectiveandlessflammabletocontrolthepollution．Inspiredbysuperhydrophobicsurfacesinnature，avarietyofextremewetting(superhydrophobic，superhydrophilic，superoleoph

6、obic，andsuperoleophilic)materialshavebeenpreparedtoeffectivelyseparateoil／watermixturebydifferentways．GreateffortshavebeendevotedtotheexploitingeffectmaterialsforremovalofoilsandorganiccontaminatesfromwateLandthefunctionaloil／waterseparationmaterialshaveattractedmoreandmoreattention．Besides，there

7、quirementsoftheanti-pollutionperformanceanddurabilitybecamehigherandhigher．Onthebasisofreferenceanalyses，welearnedtheproblemsamongtheprocessofpreparationandapplication．Inthispaper,threedifferentkindsoffunctionaloil／wat