超亲水/水下超疏油铜基网膜的制备及油水分离实验

本文以紫铜网为基底,通过溶液浸泡法制备了具有超亲水/水下超疏油性质的油水分离网膜。通过扫描电子显微镜分析铜网的表面形态,图像显示网膜表面均匀生长着密集分布的树枝状微米线粗糙结构,径向排列,层层堆叠。通过接触角测量仪分析润湿性质,水滴在铜网表面的接触角为0°,水中的油滴接触角大于155°,说明铜网在空气中具有超亲水性,在水下具有超疏油性。通过油水分离实验,发现铜网仅在重力作用下即可高效分离不同种类的油水混合液,分离效率超过90%。网膜可重复使用,易于清洁。     

超亲水-水下超疏油表面的研究进展

近年来,超亲水-水下超疏油表面因在生产、生活中具有重要的用途,特别是其良好的油水分离能力,而引起了研究者的广泛关注。该表面可以作为一种新的分离手段,简单、有效地分离油和水的混合物。本文将对超亲水-水下超疏油表面的研究进展作一介绍。     

超亲水/水下超疏油膜的制备及油水分离性能

工业生产和频繁的溢油事故产生大量的含油废水,其高效分离依然面临全球性的挑战。具有仿生浸润特性的膜可以选择性透过水或油,分离效率高且操作简单而广泛应用于油水分离。本文通过一步浸渍法将TiO₂纳米颗粒和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）原位固化到不锈钢网上制备了具有微/纳米层级结构的超亲水/水下超疏油油水分离膜。重点考察了TiO₂/PVP涂覆液浓度（质量分数1%、3%、5%、7%、9%）对膜的浸润特性和油水分离性能的影响。实验结果表明,不同TiO₂/PVP浓度改性的膜具有超亲水/水下超疏油特性,水的接触角均为0°,在水中油的接触角达160°,油水分离效率大于99.5%。膜通量随浓度的增大先减小后增加,当质量分数为3%时膜通量最大为8422.5L/（m²·h）。经过30次连续油水分离后,其分离效率仍大于99.5%,表明TiO₂/PVP-SS （stainless steel）膜有良好的耐久性和稳定性。因此,TiO₂/PVP-SS仿生特殊浸润膜材料在油水分离领域具有经济、高效、环境友好的潜在优势。     

PVA型超亲水-水下超疏油过滤膜油水分离性能研究

稀土萃取分离生产过程中会产生大量的含油废水亟待处理,超亲水-水下超疏油过滤膜为稀土冶炼含油废水带来了新的解决方案。以过滤棉为基材,以富含羟基的聚乙烯醇(PVA)与亲水的纳米二氧化硅溶胶为前驱体,以戊二醛为交联剂制备了PVA型超亲水-水下超疏油过滤膜。接触角测试表明,在空气介质中对水的接触角为0°,在水介质中对油的接触角为155.3°,具备优良的超亲水-水下超疏油性能。对制备的PVA型超亲水-水下超疏油过滤膜进行油水分离实验发现,3次重复实验过滤膜的平均油水分离率为97.5%,膜通量为11.89 L/(m²·s),经30次油水分离循环测试,该过滤膜仍具有95.3%的油水分离率和11.06 L/(m²·s)的膜通量,展现了较好的耐久性和稳定性,具有一定的工业推广应用前景。     

亲水/水下超疏油的油水分离膜的制备及性能

近年来,膜技术在油水分离中的应用受到了研究者的广泛关注。将ZnO纳米线与氧化石墨烯(GO)片层掺混,利用真空抽滤手段,在聚偏氟乙烯支撑层上制备ZnO/GO薄膜。试验证明,ZnO纳米线在GO纳米片层间的穿插,改进了GO薄膜的内部结构和表面性质,使得薄膜的各项性能均得到改善和提升。ZnO/GO薄膜呈现出亲水和水下超疏油的性质,亲水角和水下亲油角分别为65°和175°;同时,提高膜渗透性能,纯水通量高达2 100 L/(m~2·h),为纯GO薄膜的32倍;在油水分离试验中,ZnO/GO薄膜表现出良好的油水分离性能和抗油污染性能,出水的油含量低于5 mg/L,膜通量恢复率高于80%;在分离实际含油废水时,ZnO/GO薄膜保持良好的抗污染性能和分离性能,通量衰减率为5 L/(m~2·h·min),通量恢复率为80%,分离效率约为92.8%。综上,ZnO/GO薄膜是一种新型高效的油水分离膜,在含油废水处理领域具有良好的研究和应用前景。     

油水分离材料的制备及应用

采用电化学沉积法,以金属铜网为基底,制备出具有油水分离性能的网膜。研究发现,相比于超疏水-超亲油性铜网,超亲水-水下超疏油性铜网不但制备过程简单,而且还具有油水分离速度快、分离效果好和可多次重复使用的特点。     

磁性超疏水聚氨酯海绵的制备及其性能研究

随着世界工业化进程的不断推进,各个产业含油污水排放量日益增加,严重破坏生态系统。近年来,由于超疏水材料特殊的表面效应,将其应用于油水混合物的分离领域已成为研究的热点。采用浸渍法对聚氨酯海绵表面进行疏水改性,通过对四种主要因素考察,优选出最佳制备工艺:将0.1 g纳米Fe_3O_4超声分散于海绵表面,再用4%(wt)的硬脂酸溶液对其进行表面改性18 h,经90℃热处理6 h后即可得到磁性超疏水海绵。该材料水接触角高达158°,且可通过磁铁进行回收和驱动,在油水混合物的连续分离中表现出优异的性能,对开发新型油水分离材料具有重要的研究意义和实用价值。     

磁驱动超疏水海绵制备及油水分离性能

采用浸渍法,以纳米Fe_3O_4和硬脂酸对聚氨酯海绵进行了表面改性,制备了磁驱动超疏水海绵,并对其进行了XRD、FTIR、TG、接触角测试。结果显示:改性后的海绵水接触角高达158?,热稳定性较原始海绵明显提高,弹性性能未遭到破坏,置于高温(热水50～90℃,热空气80～120℃)、强腐蚀溶液(pH=2～13)的苛刻条件下24 h后,水接触角仍然高于148?。将改性后的海绵用于油/水混合物的分离中,表现出了优异的分离能力,且可通过磁铁进行磁驱动和磁回收。     

基于聚酯织物的超亲水涂层的制备及其油水分离行为

将聚酯织物先后在水性聚氨酯胶黏剂溶液以及由乙烯基三乙氧基硅烷改性纳米二氧化硅、2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和2-羟基-2-甲基苯丙酮组成的乙醇混合溶液中浸泡,再经紫外固化,得到基于聚酯织物的无机有机复合超亲水涂层。红外光谱、扫描电镜和接触角测试结果确认了织物表面超亲水涂层的形成,水滴在织物表面完全铺展的时间最短仅为301 ms。利用超亲水聚酯织物可以进行油水分离,其分离效率达99.4%。在经过50次循环分离后,其分离效率仍可保持在98%以上。     

功能仿生材料助力材料综合实验教学——超亲水-水下超疏油膜材料制备及性能评价

随着材料科学与技术的进步,材料综合实验课程需要不断推出适合材料理论发展的实验。基于材料表界面润湿理论,以研究材料表面结构与性能关系为主要切入点进行实验设计,通过植酸与戊二醛络合反应生成亲水性复合物,并通过抽滤方式修饰到PVDF膜表面制得超亲水-水下超疏油PVDF膜材料,采用SEM和红外光谱对改性PVDF膜材料进行表面结构和化学组成表征,采用接触角测量仪对PVDF膜改性前后的润湿性能进行评价。该实验的开设,让学生了解了材料表界面改性方法以及现代分析技术,掌握了材料结构与性能之间构效关系的分析方法,并强化了学生实验操作和数据处理能力,在提高学生的科研思维和和动手能力方面有良好效果。     

双重交联壳聚糖海绵的制备及其在油水分离中的应用研究

为探索壳聚糖在含油污水处理中的应用前景,本文采用物理和化学交联法,制备了柠檬汁和香茅醛双交联壳聚糖海绵(DCS-C)。研究发现,DCS-C具有良好的弹性,经十次压缩后,其恢复率可达99.2%。此外,DCS-C的接触角为121.1±1.4°,具有良好的疏水性能。实验条件下,DCS-C可有效除去多种有机溶剂(或油),经15次吸附-脱吸附处理后,其吸附容量仍大于12 g/g。油水分离实验表明,DCS-C不仅可选择性分离油水混合物,还可高效分离水包油乳液中的二氯甲烷(DCM)。以上研究表明,DCS-C可应用于实际工业中含油污水的纯化。     

超疏水硅烷化海绵的制备及其在油水分离中的应用

以四甲基四乙烯基环四硅氧烷与季戊四醇四-3-巯基丙酸酯作为光聚合体系反应物,通过简单浸涂和光固化巯基-烯点击反应制备了超疏水硅烷化海绵,并通过红外光谱、能谱和X射线光电子能谱等表征海绵表面光固化硅涂层结构。结果表明,所制备的硅烷化海绵具有良好的疏水性,表面静态水接触角可达(151.4±3.2)°;硅烷改性的海绵具有优异的吸附能力,吸附量可达自身质量的42.6~128.4倍。     

水下超疏油涂层的制备及应用

水下超疏油是指在水、油、固三相体系中,水下油滴接触角>150°的表面,在油水分离、抗生物黏附、油滴操控、自清洁等领域具有良好的应用前景.水下超疏油涂层存在制备工艺复杂、成本高的缺点,限制了水下超疏油涂层在实际中的应用.本文介绍了水下超疏油涂层的制备方法及其在不同领域的应用研究情况,指出了水下超疏油涂层研究中的不足,并进...     

兼具乳液分离和染料吸附性能的复合海绵的制备及性能研究

通过两步浸渍法制备了具有水下超疏油和抗油污染性能的SiO₂-CS/SA海绵,该海绵仅通过重力作用就能分离含油废水,对多种油水混合物和含表面活性剂乳液的分离效率分别在99.0%和99.1%以上,通量分别在60 000 L/(m²·h)和1 694 L/(m²·h)以上。此外,该海绵还可同时分离含刚果红染料的乳液,经4次循环之后乳液分离效率仍达99.0%以上,对染料吸附率达94.5%以上。因此,这种环境友好型的海绵材料可以促进功能界面材料的发展,在含染料的乳液分离领域具有潜在的应用前景。     

超亲水天然多酚改性膜的制备及其油水分离性能

为研发绿色环保、制备工艺简单的油水分离材料，以单宁酸(TA)和聚乙二醇(PEG)为改性剂，聚偏氟乙烯(PVDF)膜为基底，通过简单浸渍法，制备了超亲水复合膜(TAPE膜)。采用SEM、AFM、FTIR、XPS和接触角测定仪对TAPE膜进行了表征和分析，并考察了TAPE膜的油水分离性能、耐磨性能和稳定性。结果表明，TAPE膜具有多孔微纳米粗糙结构，当TA含量为蒸馏水质量的1.75%时，该膜的水接触角和水下油接触角分别为0°和156°，表现出超亲水性和水下超疏油性。在0.09 MPa工作压力下，TAPE膜分离水包油乳液的膜通量为1146.4 L/(m²·h)，是原始PVDF膜的30倍，该膜对油水混合液和水包油乳液的分离效率均可达99.9%。此外，TAPE膜具有良好的稳定性，膜表面经砂纸(320目)磨损(100 g载重)25次后水接触角仍高达152°。     

备制石墨烯镀层之疏水性海绵用于油水分离研究

本文以改进的HUMMERS法制备还原氧化石墨烯,将其镀层到商业聚氨酯海绵。该rGO-PU海绵在10次重复使用性中显示出优异的稳定性,其水滴与静态接触角为129度,对油滴的接触角为0度,显示rGO-PU海绵具备超疏水特性,在油水分离中具有很高的分离效率及良好的可重复使用性,亦具低成本特质,实现环境修复材料方面极具有潜在的应用前景。     

亲水疏油型含氟环氧树脂的制备和表征

以含氟表面活性剂(FSN)、聚乙二醇(PEG)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和环氧树脂(EP)制备亲水疏油型的含氟环氧树脂。利用X射线光电子能谱仪(XPS)、接触角测定仪(CA)和原子力显微镜(AFM)表征了薄膜的表面物理化学性质。所制备的材料表面是一种对水和油具有特殊响应的智能表面,通过表面链段重构表现出亲水性和疏油性。其在FSN含量为6%时达到最佳效果,此时水的接触角为17°,十六烷的接触角为82°。     

鳞片状BiVO4不锈钢网涂层的制备及其在油水分离中的应用

随着石油泄漏事故的频繁发生和工业含油废水的大量排放,现代化工油水分离问题日益突出。具有特殊润湿性的材料可以选择性透过水或油,分离效率高且操作简单而广泛应用于油水分离。本文以不锈钢网为基底,通过液相法可控制备得到具有不同尺寸、排列的BiVO₄纳米片涂层。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、接触角测量仪对其表面形貌与润湿性能进行表征,研究BiVO₄纳米片尺寸和排列对水下疏油性能的影响。结果表明当不锈钢网表面均匀生长着鳞片状BiVO₄,且这些纳米片随机放射排列时,涂层水下油接触角达到了165.1°,倾斜角仅为2.0°,具有水下超疏油性质。将该涂层用于油水混合物的分离,分离效率均在95.0%以上且分离通量最大可达1.4×10⁴L/(m²·h),在油水分离领域展现出巨大的应用潜力。