特殊润湿性吸附材料的油水分离研究进展

综述了超润湿性吸附材料在油水分离中的应用,分析了超疏水超亲油材料、超亲水水下超疏油材料或超亲水超疏油材料及转换润湿性的智能吸附材料的优缺点。经过对油水分离的操作方式、分离效率等方面的多方对比,提出了特殊润湿性吸附材料在油水分离方面存在的不足、改进方向和展望。     

超疏水-超亲油材料在油水分离中的研究进展

综述了超疏水-超亲油油水分离材料的研究进展及其在油水分离中的应用。首先介绍了油水分离材料的特殊润湿性的基本理论和设计理念,主要包括Young方程、Wenzel模型、Cassie模型以及制备油水分离材料的两种途径。然后全面介绍了金属网膜类、纺织品类、合成膜类等二维结构的油水分离材料,以及海绵、泡沫、气凝胶等三维网络状类油水分离材料和智能型油水分离材料。最后总结了目前在油水分离这一领域存在的一些问题,主要是油水分离的基本机制和理论研究不够完善,并指出开发和研究能够分离特殊油品的材料以及智能响应性可控的油水分离材料仍然是一大挑战。     

超疏水材料在油水分离领域应用研究现状及存在的问题

近年来海洋原油污染问题引起严重的环境污染和生态破坏,迫切需要一种高效、低廉、环境友好的方法来进行油水分离。超疏水超亲油材料由于其独特的界面性质,可进行高效的油水分离。本文从二维超疏水材料和三维超疏水材料入手,分别介绍了国内外超疏水材料用于油水分离领域发展现状,提出超疏水材料用于工业生产存在的问题。     

超疏水材料在油水分离领域的研究应用

超疏水材料具有自清洁、非湿润等特性,在油水分离、防污染、抗腐蚀和生物医药材料等许多领域中用途广泛。近几年来,世界范围的油污染日益严重,超疏水材料作为一种有效的油水分离材料是目前功能材料研究的热点之一。简要论述了超疏水的基本理论,综述了超疏水材料在油水分离方面的研究应用,并指出存在的问题及今后的发展趋势。     

超疏水材料在油水分离中的研究进展

石油工业产生的采出水对环境是一个重大的问题,也是对水资源的一种浪费。油田采出水中存在大量的油,为了保护环境和节约水资源,我们可以对其进行回收再利用。受到大自然的启发,仿生超疏水材料应用到了油水分离领域。在这篇综述中,主要关注在油水分离应用中超疏水材料的研究进展。基本上都是通过对表面化学成分和表面形貌之间的协同作用实现基材的超疏水特性。将超疏水材料根据其除油方式的不同分为超疏水过滤材料和超疏水吸附材料两大类,并分别展开详细的介绍了超疏水过滤材料的各种基材包括金属网、纺织物、聚合物膜等,超疏水吸附材料的各种基材如粉末颗粒、海绵泡沫、气凝胶等,简单的介绍了材料的制备方式,油水分离的效率以及各种材料的优势、劣势。最后总结了过滤材料和吸附材料在油水分离领域中存在的一些挑战,并对未来发展方向进行了展望。     

纳米材料在油水分离应用方面的研究进展

油水分离是当前处理处置各类含水工业废油,修复环境水体油液污染的关键技术;而纳米技术的快速发展已经在各个领域,包括能源、环境及医学等领域发挥着巨大的作用。利用纳米材料的特殊性质结合传统材料的特点制作超疏水-超亲油性、超亲水-超疏油材料用于油水分离是目前的研究热点之一,具有广阔的应用前景。综述了近几年来纳米材料在油水分离应用方面的研究进展,主要介绍了超疏水、超亲水、磁性等几种主要的纳米材料的制备,油水分离的效率,适用范围等。综述有望为开发高效的油水分离技术和设计新型分离材料提供技术参考。     

纳米材料在油水分离应用方面的研究进展

油水分离是当前处理处置各类含水工业废油,修复环境水体油液污染的关键技术;而纳米技术的快速发展已经在各个领域,包括能源、环境及医学等领域发挥着巨大的作用。利用纳米材料的特殊性质结合传统材料的特点制作超疏水-超亲油性、超亲水-超疏油材料用于油水分离是目前的研究热点之一,具有广阔的应用前景。综述了近几年来纳米材料在油水分离应用方面的研究进展,主要介绍了超疏水、超亲水、磁性等几种主要的纳米材料的制备,油水分离的效率,适用范围等。综述有望为开发高效的油水分离技术和设计新型分离材料提供技术参考。     

三维超浸润多孔材料在油水分离中的研究进展

受自然界超浸润现象的启发,三维超浸润多孔材料因其具有独特的油水分离优势受到科研工作者的广泛关注。本文首先分析了三维超浸润多孔油水分离材料的表面浸润性基础模型,包括Young模型、Wenzel模型和Cassie-Baxter模型;随后指出设计三维超浸润多孔材料的关键是调控材料的表面能和纳微结构,总结了三维超浸润多孔材料存在的独特优势,包括空隙率高、密度小、质地轻、比表面积大等特性;揭示了常见的三维超浸润多孔材料的油水分离原理,包括表面介质或基团对油滴/水滴的吸附效应以及不同亲疏性的选择效应。基于此,概括了不同种类三维超浸润多孔材料在油水分离领域中的研究进展,包括三维超浸润多孔海绵、三维超浸润多孔泡沫、三维超浸润多孔气凝胶,并针对不同类型三维超浸润多孔材料在油水分离过程中存在的独特优势和缺陷进行了总结,指出三维超浸润多孔材料在实际应用中存在的问题和挑战,并对研究出机械性能稳定、回弹性好、具备持久分离效果的三维超浸润多孔材料进行了展望。     

仿生界面材料用于油水分离领域的研究进展及建议

近年来海洋原油污染问题引起严重的环境污染和生态破坏,迫切需要一种高效,低廉,环境友好的方法来进行油水分离。随着仿生界面材料的发展,该材料已被广泛的应用于用于油水分领域。本文从油水分离的极端润湿性表面的三种形式入手,分别介绍了国内外超疏水材料用于油水分离领域发展现状,对超疏水材料用于工业生产提出了几点建议。     

油水分离膜的研究进展

介绍了油水混合物的分类、油水分离膜的分离机理、油水分离膜的类型以及超疏水-亲油膜、超亲水-疏油膜的制备和性能。根据油水分离膜技术现在的发展状况,指出目前在该领域的研究中存在的一些问题以及对未来的发展趋势进行了展望。超疏水-亲油膜从材料制备和油水分离性能等方面,均取得了长足发展,但该膜的疏水稳定性和膜材料的力学强度等有待进一步提高。超亲水-疏油膜的制备过程简单、性能稳定、易清洗,近年来被广泛应用。     

特殊润湿性表面的油水分离研究进展

以油水分离的材料表面润湿性为主线,介绍了特殊润湿性表面的制备机理,分析了超疏水超亲油、超亲水超亲油、超亲水超疏油、可转换润湿性的智能表面的优缺点,提出了特殊润湿性材料在油水分离方面的改进方向。未来特殊润湿性材料表面必定向环保、低廉、多功能的方向发展。     

宁波材料所制备出高效油水分离用纤维素海绵

<正>近年来,超疏油-超亲水材料由于其特殊的润湿性在油水分离方面备受青睐。由于"油"的表面张力远小于水,故超疏油-超亲水表面较难制备而且超疏油表面大多超疏水,这就限制了其在油水分离方面的应用。此外,表面活性剂稳定的乳化油油滴粒径小(10μm)、稳定性高,需要复杂的破乳过程才能实现油水分离。所以,亟需一种简单、高效、环境友好的油水分离材料来实现含油污水的净化处理。中国科学院宁波材料技术与工程研究所科研人员曾志翔、王刚、贺怡等通过纤维素的溶解再生及成孔剂     

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。     

超疏水三维多孔材料在乳化液油水分离中的应用研究进展

超疏水三维多孔材料基于润湿性和毛细作用可有效吸附回收水中浮油,近年来在乳化液的油水分离中也得到应用。本文重点从超疏水三维多孔材料的设计制备、对乳化液的油水分离效果、油滴在材料中的分离机制3个方面展开分析与评价。文中指出：材料设计制备方面,以海绵为主的多孔材料主要通过修饰低表面能物质和构建粗糙结构获得超亲油疏水性,疏水改性后的材料具备较高的油吸附容量（31～131g/g）。乳化液油水分离评价方面,超疏水三维多孔材料处理的对象多为O/W模型乳化液,油浓度低、表面活性剂浓度低、液滴粒径为微米级,少见对实际乳化液的处理;应用方式包括基于吸附作用的浸泡处理和吸附协同拦截作用的过滤处理两类;分析发现影响油水分离效果的关键是材料的孔径、表面疏水性和带电性。作用机制方面,疏水多孔材料吸附乳化油的作用过程仍停留在理论推测层面,主要观点为材料通过笼状孔道结构和疏水表面高效捕集和吸附油滴,油滴聚并破乳形成油层而被分离。虽然超疏水三维多孔材料在乳化液油水分离应用研究中取得了一定进展,但仍需探究其对实际废乳化液的适用性,设计开发连续分离设备以实现工程应用;结合原位观测、数值模拟、力学解析等方法解析油滴在多孔材料中的迁移转化规律和关键环节,以揭示其作用机制。     

聚乳酸电纺纤维膜的油水分离性能

采用静电纺丝法,制备了聚乳酸(PLA)电纺纤维膜。通过扫描电子显微镜、接触角测试仪等表征了PLA电纺纤维膜的纤维结构和水接触角,并研究了其油水分离性能。结果表明PLA可纺性好,电纺纤维膜为由光滑的微纤维组成的三维多孔网络结构,纤维直径1～2μm,纤维膜孔径为3～10μm且分布较均匀。PLA电纺纤维膜的水接触角可达136°以上,具有良好的疏水性。PLA电纺纤维膜对油水混合物的分离效率可达98.3%以上,最大分离通量约15 000 L·m^-2·h^-1。     

超疏水超亲油玻璃纤维过滤膜的制备及其乳化水分离效率

通过溶胶-凝胶法,以MTES(甲基三乙氧基硅烷)为前驱体,在玻璃纤维(玻纤)过滤膜表面直接进行水解缩合反应,制备具有高效油水分离功能的玻纤过滤膜材料。通过扫描电子显微镜和红外光谱分析MTES处理前后玻纤过滤膜的微观形貌与表面组成的变化,并通过接触角仪测试玻纤过滤膜的接触角,采用Karl Fischer水分仪测试玻纤过滤膜的油水分离效率。结果表明:经过MTES处理后,玻纤过滤膜的微观孔隙结构不变,而纤维表面布满疏水亲油的–CH3基团和纳米凸起结构,处理后的玻纤过滤膜有超疏水超亲油性能,玻纤过滤膜对乳化水的油水分离效率可以达到96.09%。     

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。     

漆酚与Fe3O4协同超疏水改性三聚氰胺海绵用于高效油水分离

含油污水对生态环境造成了极大破坏,油水分离已成为亟待解决的环保难题。为了解决油水分离问题,通过简单浸涂法将纳米Fe₃O₄和漆酚协同修饰于两亲性三聚氰胺海绵(MS)表面,改性所得漆酚-Fe₃O₄-漆酚三聚氰胺海绵(UFeU-MS)材料实现了海绵基底从超亲水-超亲油到超疏水-超亲油的转换。由于漆酚含有邻苯二酚基团与15～17碳长烷基链,一方面使用一定浓度漆酚将Fe₃O₄与海绵进行黏附;另一方面借助长烷基链降低海绵表面能。通过对UFeU-MS进行表征分析验证,其表面水接触角高达160.9°±1.8°,满足超疏水-超亲油的要求;吸收有机溶剂和油类物质的质量大于其自身的21倍,10次吸附-解吸循环分离效率可以保持在97.77%;经不同pH溶液浸泡水接触角可以保持在147°以上,也适应于酸碱环境的油水分离。饱和吸附后的海绵既可经过简单的物理挤压回收溶剂,也可通过外加磁场远程回收。     

油水分离膜表面结构可控合成及性能研究

石油开采过程中会产生大量的油水混合物,每天生产生活中也会产生大量含油废水,如何处理这些油水混合物,是环境保护和可持续发展的重大需求。针对含油量较高的油水混合物,本工作制备了疏水-超亲油分离膜。以机械性能较好的泡沫镍为过滤基体,采用电沉积方法,在泡沫镍表面沉积铜颗粒,构筑亲油疏水表面。研究了沉积电位和沉积时间对表面结构的影响,并测试了分离膜表面结构、表面粗糙度及水滴在膜表面的接触角,并对所制备的分离膜进行油水分离性能测试和多次循环的稳定性测试。结果表明,所制备的分离膜具有良好的循环分离性能,对于油水混合物循环十次后分离效率仍在90%以上。本研究为高效油水分离膜材料开发提供了新思路,并拓展了电化学表面改性的应用领域。     

基于超疏水金属微孔薄板的油水分离数值模拟

通过超疏水金属微孔板的油水分离技术,能解决油水的绿色、高效地分离的难题。首先,简化超疏水微孔薄板表面微观结构,模拟静置油水分离过程,以及不同输出水流速度冲击超疏水表面。在此基础上,研究压力和微孔孔径对油水分离和流体动能对超疏水表面的影响。结果表明,压力不断增大,水流最终会穿过超疏水微孔板;水与超疏水微孔薄板间产生气垫,有利于增大油滴润湿面积,加快油水分离速度,气垫厚度随着微孔孔径的增大而减小;输出水流速度增大,动能增大,水流能通过微孔。