超亲水及水下超疏油铜网的制备及其油水分离性能的研究

目的通过简单的溶液浸泡法制备油水分离铜网。方法经氢氧化钠和过硫酸钾混合溶液浸泡,制备超亲水及水下超疏油表面。利用扫描电镜、X射线衍射仪分析基底表面形貌及成分,利用接触角测量仪测量其润湿性能。结果铜网表面生成了微米结构的氢氧化铜,空气中水滴在其表面的接触角为0°,水中油滴的接触角高达159°,使铜网具备了在空气中超亲水、在水下超疏油的特性。通过油水分离实验发现,铜网在常温常压下对汽油、正己烷等几种不同种类油与水的混合液进行高效分离,分离效率达90%以上。经海水浸泡若干天后,铜网仍保持很高的油水分离效率,表现出较好的耐海水腐蚀性。结论实验制备的超亲水及水下超疏油铜网能够有效地分离油水混合液,且能应用到腐蚀性较强的场合中。     

水下超疏油不锈钢网的制备及其油水分离性能研究

目的 利用简便工艺,得到具有抗菌和可循环性的油水混合物高效分离用水下超疏油不锈钢网(SSM)材料。方法 将酸洗预处理后的不锈钢网依次浸入羧甲基纤维素、海泡石分散液和壳聚糖季铵盐溶液中改性处理,得到可高效分离油水混合物的水下超疏油不锈钢网。利用接触角测量仪、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪等设备对改性后不锈钢网的微观形貌结构、润湿性、稳定性、抑菌性以及油水分离效果进行了测试分析。结果 改性后不锈钢网表面被成功地构筑了一层具有微/纳米级结构的绿色亲水涂层,在空气中水接触角可达到0°,水下对不同油的接触角都可达到150°以上(在经酸、碱、盐溶液腐蚀浸泡8 h及物理刮擦20次后依然如此);对于不同种类的油水混合物分离效率都可达到98%以上,经过20次循环分离及酸碱盐溶液腐蚀浸泡8 h后分离效率仍大于97%,且对于金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌效果。结论 通过浸涂与液相沉积方法简便环保地在不锈钢网表面构筑了具有抗菌性的水下超疏油涂层,对于多种油水混合物都表现出优异的分离性能,本研究为超亲水-水下超疏油分离材料低成本绿色简便制备提供了新的思路。     

超亲水-水下超疏油镍镀层材料制备及其油水分离性能研究

目的 为进一步解决油水分离材料目前存在的制备成本高、制备流程复杂和药品种类繁多的问题.方法 提出一种以不锈钢网为基底,运用一步电化学沉积法制备超亲水-水下超疏油材料的方法.在电沉积的过程中,阴极表面发生还原反应生成金属Ni,通过调整制备过程中的时间、电流、温度,进一步优化参数,使阴极材料表面形成一种钟乳石状的微纳米粗糙...     

超浸润油水分离膜及其研究进展

受到自然界中动植物表面超疏水/超亲水特性的启发,仿生超浸润膜材料作为一种新兴的油水分离材料引起了科研人员的广泛关注。首先通过对影响膜材料表面润湿性的基础模型进行分析,包括Young方程、Wenzel模型和Cassie模型,总结了制备超浸润膜材料需要调控的2个关键因素——表面张力和纳微多级结构。其次,对比分析了不同类型超浸润膜的油水分离过程,概述了超浸润油水分离膜的技术优势,包括油水选择性好、分离效率高、操作简单、能耗低等。揭示了常见超浸润膜对稳定油水乳液的分离机理,即基于膜孔径小于乳液尺寸的筛分效应;通过膜材料对油水截然相反的浸润性实现界面破乳和选择性分离。在此基础上,重点综述了近年来常见超浸润油水分离膜的研究进展,其中包括超疏水/超亲油膜、超亲水/水下超疏油膜、Janus膜、智能响应膜,并对不同类型的超浸润膜材料在分离过程中存在的技术优势和问题进行了分析。最后,提出了该领域研究存在的问题和面临的挑战,并对未来超浸润膜材料的发展方向和应用前景进行了展望。     

纤维素/陶瓷复合膜的制备及油水分离性能研究

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。     

超疏水/超亲油铜网表面的一步法制备及其油水分离应用

以紫铜网为基体材料,通过阳极氧化一步法,制备了超疏水/超亲油铜网表面,利用热场发射电子显微镜、X射线光电子能谱分析仪、接触角测量仪和万能力学测试机对表面的微观结构,化学成分,润湿性和剥离强度进行表征。结果表明：当阳极氧化电压为10 V时,表面具有明显的微/纳二元粗糙结构,化学成分为豆蔻酸铜;表面上水滴接触角为153°±2.3°,且水滴在表面上的受到的粘附力极低,滚动角为7.5°,油滴接触角为0°;豆蔻酸铜牢固地附着在铜网上,表面具有良好的机械稳定性。油水分离试验表明,制备的超疏水/超亲油铜网对不同种类的油水混合液具有很好的分离效果,分离效率均达到96%以上;经过10次循环试验后,对煤油/水混合液的分离效率仍可达到90%以上,具有良好的可循环使用性。     

用于油水分离的超疏水-超亲油沙子的制备及其性能

目的 对沙漠中的沙子进行表面改性并将其应用于油水混合物的分离.方法 以沙子为基底,利用层层自组装法构筑纳米银粗糙结构表面,再经十二烷基硫醇修饰后,显示出超疏水-超亲油特性.采用低真空扫描电子显微镜、接触角测定仪,分别表征超疏水-超亲油沙子的表面形貌、润湿性能.结果 改性后的沙子表面负载"乳突"状纳米银薄层,水在该表面的接触角高达156°±1°,而油的接触角为0°,表现出良好的超疏水-超亲油特性.利用沙子表面对水和油显示出的相反润湿性,不但可以选择性分离水上轻油与水下重油,还可以高效分离油和水形成的乳液,且对不同类型油品和水混合物分离效率均在95.6％以上,经过20次连续分离,分离效率无明显变化,表现出良好的循环利用性.经强酸、强碱、NaCl溶液浸泡24 h及60～300℃不同温度加热30 min后,均表现出良好的超疏水特性.结论 通过自组装法在沙子表面负载纳米银晶体,随后用十二烷基硫醇进行表面接枝,所得到超疏水沙子不但能够分离具有明显界面油水混合物,还可以分离油和水形成的乳液,经连续分离,分离效率无明显降低.相关研究有望为沙子广泛利用及污水治理材料的制备提供一种新的思路.     

仿生超浸润核桃壳滤料制备及其采油污水处理性能研究

目的 通过对油田含油污水处理用核桃壳滤料进行润湿性改性,研究其是否能够有效提高核桃壳滤料对采出水的过滤效果,并选出最优改性方法,验证其改性稳定性和长效性。方法 选用粒径为1～3 mm的核桃壳滤料颗粒,经清洗干燥后分别用含氟的超双疏改性液、含辛基硅烷的超疏水超亲油改性液,以及含气相二氧化硅和环氧树脂的超亲水改性液进行润湿性改性,随后对其润湿性分离性能进行评价,并选出最优改性方案,研究改性后滤料的实地服役能力。结果 以核桃壳滤料为基础,通过表面修饰改性方法制备出具有超疏水/超疏油、超疏水/超亲油、超亲水/水下超疏油特性的核桃壳滤料,并通过过滤实验比较了未处理核桃壳滤料和这3种滤料的过滤效果,其过滤效率分别为57.62%、65.77%、61.26%、84.01%,反冲洗液的含油量分别为487.1、172.4、505.8、786.4 mg/L,超亲水/水下超疏油滤料的过滤效率和反洗液含油量最高,表明超亲水/水下超疏油核桃壳滤料可以提升过滤效果,并增强其反洗能力,可作为填充滤料;现场试验结果表明,经超亲水滤料过滤后的水质显著改善,浊度最高降低了83.4%,反冲洗周期≥24 h,展现出良好的应用价...     

浸润性可转变的超疏水织物用于油水分离研究

目的制备超亲疏可逆转换实现油水分离的纺织品。方法首先利用化学镀铜的方法在涤棉织物表面构筑微米-亚微米粗糙结构,然后浸入十二酸乙醇溶液中通过低表面能物质的修饰得到超疏水织物。采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDXS)和接触角测试仪对其表面形貌、表面元素和浸润性能进行测试。结果十二酸修饰镀铜涤棉织物具有超疏水性能,与水的接触角达到151.9°;此外,改变超疏水织物所处环境的p H可实现浸润性的可逆转变,从而达到不同密度的油与水的分离,且分离效率高达98%,分离循环次数在80次以上。结论通过化学镀铜构造粗糙表面,再用低表面能物质十二酸修饰,可成功制备超疏水织物。增大织物所处环境的p H值,可得到超亲水织物。超疏水织物和超亲水织物都可用于油水分离。     

纤维素及其组成物基超浸润材料在油水分离中的研究进展

随着工业的快速发展和人们对能源需求的不断增加，在民用、产业用、特种领域用相关生产制造过程中不可避免的产生大量环境污染问题。为有效解决原油泄漏等引起的生态环境问题，同时弥补常规油水分离材料易带来二次污染的不足，研究制备性能优良、可降解的绿色超浸润材料以实现油水混合物的有效分离成为当前专家学者关注的焦点。概述了超浸润油水分离材料的优势，包括成本低廉、分离高效、操作简便等。同时归纳了常规超浸润油水分离材料存在的问题，即此类材料在应用后无法实现循环利用或自然降解，一般被焚烧或直接丢弃，极易造成二次污染且危害环境。在此基础上，重点综述了近年来纤维素及其组成物基超浸润油水分离材料，根据不同的分离原理将此类材料分为4类:超亲水/水下超疏油型、超疏水/超亲油型、超双亲型以及响应式亲疏水切换型。针对以上不同类型的纤维素及其组成物基超浸润油水分离材料，分别概括其制备路径、反应途径以及油水分离应用研究现状与进展趋势，深入阐释其设计思路、成形原理、制备方法以及油水分离作用机制，进而对纤维素及其组成物基超浸润材料在油水分离中面临的机遇与挑战进行了展望。     

一步法制备磷铜网超疏水表面及其在油水分离中的应用

针对超疏水材料制备过程耗时、耗力或成本高昂的问题,采用一步法制备了磷铜网基超疏水表面。室温下将磷铜网浸入到十二烷基硫醇乙醇溶液(0.01 mol/L)与蒸馏水的混合溶液(体积比1∶3)中反应12 h,制备了具有规整珊瑚状Cu_2O纳米结构的磷铜网基超疏水表面。结果表明,该表面呈现对水高的前进角(161.2°±0.7°)和后退角(160.2°±0.3°),极低的接触角滞后(1.1°±0.5°)。另外,该疏水性磷铜网对汽油、柴油、正己烷、氯仿4类油和有机物质分离效率均大于98%。对比传统的两步法合成过程,该方法具有操作简单、物料损耗少、反应时间短和效率高等优点。这表明该制备方法简单、廉价、节省时间,能够在磷铜网表面制备出规整的Cu_2O纳米结构,从而为超疏水表面的大规模实际应用提供了借鉴和参考。     

超疏水泡沫镍材料的制备及其油水分离性能∗

针对目前油水分离方法分离效率低、重复利用率低、二次污染环境等问题,开展了疏水三维多孔油水分离材料的研究。 以泡沫镍为基底材料,通过水热法构造多级微纳复合结构表面和氟硅烷疏水化处理得到超疏水泡沫镍。 利用扫描电子显微镜、能谱仪、X-射线衍射仪和全反射傅里叶变换红外光谱仪、接触角测量仪表征其表面形貌、成分和疏水性能,测试改性泡沫镍的油水分离性能和重复利用率。 结果表明:在泡沫镍表面成功制备出“鸟巢状”垂直排列的 Ni(OH)₂纳米片阵列,并形成局部“团簇状”凸起,协同泡沫镍本身微米级孔骨架构成多级微纳米粗糙结构,具有低表面能的氟硅烷成功组装在多级微纳结构表面,实现了优异的超疏水性能。 改性泡沫镍可实现对甲苯、氯仿、正己烷与水的混合物吸附分离,且具有良好的循环使用性。 制备的超疏水泡沫镍可在磁场控制下实现对油水混合物的分离,是一种高效、智能的油水分离三维多孔材料。     

超疏水不锈钢网双面复合电刷镀制备法及其油水分离应用

目的 采用双面复合电刷镀法制备一种超疏水不锈钢网,并实现油水分离。方法 搭建双面复合电刷镀试验装置,将不锈钢网依次进行预处理、刷镀过渡镀层、刷镀工作镀层和低表面能改性处理,得到超疏水性能良好的不锈钢网。研究刷镀电压、刷镀时间、刷镀速度和刷镀温度等参数对不锈钢网微结构和润湿性的影响。借助光学接触角测量仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和傅里叶变换红外光谱仪等分析测试设备,对制备的不锈钢网的表面润湿性、微观形貌、元素组成和油水分离性能等进行测试分析。结果 双面复合电刷镀工艺能够在不锈钢网表面形成均匀分布的花椰菜状微/纳米级粗糙结构,镀层的主要成分为镍,并含有微量纳米二氧化硅。在刷镀液温度为25℃、刷镀速度为8 m/min条件下,以15 V的刷镀电压刷镀3 min,超疏水不锈钢网的接触角达到159°,滚动角为7°。制备的不锈钢网具有优异的油水分离性能,对正己烷、二氯甲烷等多种油水混合物的分离效率达到95%以上,且分离纯度较高。结论 采用双面复合电刷镀工艺可简单快速地获得双面超疏水不锈钢网,制备的超疏水不锈钢网能高效地分离多种油水混合物,在海洋溢油清理等领域有良好的应用前景。     

超疏水泡沫铜的制备及油水分离应用研究

目的对泡沫铜进行超疏水改性,用于油水混合物的分离。方法以泡沫铜为基底,通过沉积法构筑花簇状Zn O晶体微纳米尺度的粗糙结构表面,并用十八烷基三乙氧基硅烷进行修饰,制备具有超疏水性能的泡沫铜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、接触角测定仪表征超疏水泡沫铜的表面形貌、化学组成以及浸润性能,同时研究了其在油水分离中的应用效果。结果所制备的泡沫铜具有超疏水表面,接触角为150?,对不同油水混合物的分离效率达到95%以上,且具有良好的耐机械摩擦性。通过调节油水混合物酸碱性,超疏水泡沫铜对酸性和碱性油水混合物分离效率略有降低,经过30次连续分离,分离效率无明显降低,接触角仍保持在130?以上,具有良好的耐久性。结论通过原位沉积法在泡沫铜表面制备出Zn O晶体,并利用低表面能硅烷进行修饰,所得超疏水泡沫铜能够有效地分离不同种类的油水混合物,经历循环分离,效率无明显降低,对于油水混合物的大规模分离具有潜在的应用价值。     

超疏水超亲油Cu-Ni复合镀层的制备及油水分离应用

针对目前超疏水超亲油表面制备工艺复杂、成本高等问题,采用工艺简单、可控性强的电化学沉积法制备出不锈钢网基底超疏水超亲油表面。通过在不锈钢网表面进行铜镍共沉积,得到一种叶片状的微纳米级粗糙结构,再利用正十二硫醇乙醇溶液对镀层进行表面修饰,最终获得超疏水超亲油Cu-Ni复合镀层。利用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测试仪、X射线能谱仪(EDS)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等对镀层表面微观形貌、浸润性以及化学元素组成进行表征分析。结果显示,制备的Cu-Ni复合镀层水接触角为155°±2°,油接触角为0°。对润滑油油水分离效率高达98%,且连续分离2 h后,分离效率仍高于95%,表现出稳定高效的油水分离性能。该制备方法耗时短、成本低,有潜力应用于规模化工业生产。     

激光-热处理复合工艺制备油水分离表面及性能研究

目的 研发一种高效、低成本的激光-热处理复合工艺,制备具有油水分离性能的泡沫铜表面,为石油污染的净化提供一种有效的参考方法。方法 首先利用纳秒激光在泡沫铜表面上诱导出多级微纳米结构,然后将泡沫铜放入低温烘箱中加热处理,通过调控激光参数和热处理相互作用制备出了超疏水超亲油泡沫铜表面,并使用扫描电子显微镜、光电子能谱仪和接触角测量仪,对激光加工前后泡沫铜表面的微纳结构、表面化学元素组成和油水在表面的润湿性进行了表征。结果 泡沫铜表面经纳秒激光加工后诱导生成的多级微纳结构受到包括激光扫描速率、激光加工功率和扫描间距等激光加工参数的显著影响。同时,配合低温热处理工艺,激光制备泡沫铜表面的化学成分快速转变,表面能显著降低,使得泡沫铜表面获得了超疏水超亲油的润湿特性。本工作制备的泡沫铜表面在空气中的最大水接触角为158.5°,油接触角为0°。并利用油水分离试验装置验证了激光-热处理复合工艺制备的超疏水超亲油泡沫铜表面可以使油和水选择性通过,分离效率超过90%。结论 激光-热处理复合工艺制备的具有多级微纳结构的泡沫铜表面具备优异的超疏水超亲油特性,展现出了良好的油水分离性能,有望实现海洋生态中石油污染的净化。     

低粘附超疏水金属网的制备及在溢油清理中的应用

目的寻找一种高效、便捷的海上清理油污的方法。方法通过水热法在光滑的不锈钢金属网基底上生长出具有纳米柱状结构的氧化锌晶体,然后用低表面能的长链硅烷对氧化锌金属网进行表面改性,制备出具有超疏水-超亲油性能的金属网材料。通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、红外光谱、接触角测试、粘附力测试等手段对材料表面的微观形貌、化学成分和润湿性能进行分析。结果改性后的金属网材料表面覆盖了均匀的氧化锌微纳米结构,氧化锌晶体柱的长度约为3~5μm,截面呈现出很规则的六边形形貌。低表面能处理后的氧化锌表面变得模糊,但结构并未发生变化。与空白金属网相比,改性后的金属网对水的接触角达到154°,对油滴接触角为0°。该金属网材料可以自动收集并回收水面上的溢油,对多种油类和有机溶剂的回收效率均高于95%,循环吸油10次后依然具有90%的回收效率。同时该金属网材料还具有良好的耐磨性能,经过胶带剥离50次或800#砂纸打磨后涂层仍保持着良好的超疏水性。结论在氧化锌微纳米结构与低表面能物质的共同作用下,金属网表面具有了优异的超疏水-超亲油性能,可以自动收集水上的油污,具有较高的油水分离效率和较好的涂层稳定性,适用于海上溢油的清理。     

镍基分支化ZnOHF表面的制备及油水分离性能

目的 解决目前油水分离材料大多存在的制备工艺复杂、设备昂贵、分离效率低、重复使用性差等问题。方法 采用水热法在镍网表面生长分支化羟基氟化锌(ZnOHF)粗糙结构,随后在表面沉积十八烷基三甲氧基硅烷(ODS)分子,得到超疏水/超亲油镍网。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FT–IR)对其表面的微观形貌、组织和表面成分进行表征,利用接触角测量仪表征其静态和动态润湿性能。结果 镍网表面生长的分支化ZnOHF粗糙结构,与低表面能的ODS单分子层协同作用,使该表面对水的接触角高达158°,对油的接触角则为0°,且连续滴加油品时,油会在表面迅速铺展、渗透,并向下滴落。将不同品类的油与水混合,模拟不同情况下的油水分离效果,其分离效率均在95%以上;经过50次重复的油水分离测试后,其油水分离效率仍能保持91%,表现出良好的重复使用性能。结论 实验制备的超疏水/超亲油镍网具有制备方法简单、成本低廉、高效耐用等优点,为含油废水的处理提供了新方法。     

超浸润不锈钢纤维毡制备及其乳化油/水分离性能

目的在不锈钢纤维毡表面进行超浸润性微纳结构的构建,减小纤维毡孔径并提升其耐污染性,实现乳化油的高效分离。方法先采用双阳极电化学沉积法,在不锈钢纤维丝表面沉积微米级铜颗粒,再采用双阴极电化学氧化法,将铜颗粒氧化为具有微纳结构的Cu(OH)_2纳米针。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、接触角测量仪、油水分离测试、紫外可见分光光度计等手段,对样品的微观形貌、组成成分、润湿性和油水分离性能等进行了表征。结果经微纳米结构构建后,不锈钢纤维毡表面的浸润性由疏水(135°)变为超亲水(≈0°)/水下超疏油(161°),水包油乳液的分离效率可达99%,循环分离8次后,分离效率依然在99%以上,分离后滤液的透光率在98%以上,水包油中的油滴被有效去除。结论通过电沉积-电化学氧化法可在不锈钢毡纤维表面构建多孔微纳复合结构,该表面具有优异的超亲水/水下超疏油性能,可对水包油乳化油进行高效分离,且循环分离多次后未见明显衰减,显示出良好的耐污染性。     

超疏水高疏油不锈钢滤网的制备及其耐腐蚀性能

目的制备对水和油具有低浸润性、低粘附性的不锈钢滤网。方法用Fe Cl3溶液刻蚀并高温煅烧不锈钢滤网,采用十七氟癸基三甲氧基硅烷对其表面进行改性,制备具有超疏水高疏油表面的不锈钢滤网。分别利用扫描电子显微镜、原子力显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对滤网表面的形貌和成分进行分析,用接触角测量仪对表面的润湿性能进行测量,用电化学工作站对试样的耐腐蚀性能进行研究。结果在不锈钢滤网表面制备出了二元微纳米粗糙结构,对去离子水的接触角达152?,滚动角为0.5?,对丙三醇的接触达145.2?,滚动角为2?,对大豆油的接触达140.5?,滚动角为8?。处理后的不锈钢滤网的电化学参数有明显的改善,缓蚀率达95.6%。结论制备的超疏水高疏油不锈钢滤网对水和油均具有较低的浸润性及粘附性,且具有更好的耐腐蚀性能。