一种用于高效油水分离的超亲水/水中超疏油改性聚氨酯海绵的制备

采用了一种简单、高效和环保的材料和方法用于油水分离,即使用戊二醛在聚氨酯海绵表面均匀覆盖一层聚乙烯醇/壳聚糖/SiO2(PVA/CS/SiO2)复合涂层,使其达到超亲水/水中超疏油的特点。这种新型的改性海绵可以用于持续的油水分离,不仅可以分离大豆油、泵油和硅油与水的混合物,而且具有超强的耐腐蚀性,可以分离酸性和碱性的含油废水。通过使用扫描电子显微镜来表征它表面粗糙结构和热重分析仪表征它良好的热稳定性。结果表明:当聚合物与SiO2质量比为1∶2时,改性海绵油水分离的效率最佳,可以达到98.4%左右。因此,本研究中的改性海绵是一种操作简单和绿色环保的材料。     

超亲水-超疏油油水分离材料的研究进展

由于工业的快速发展及远洋石油泄漏事故的频繁发生,含油废水的处理成为当今一大热点问题。因此,迫切需要研究出一种高效、低成本、可重复使用的高性能油水分离材料。近年来,受荷叶自洁性、鱼鳞水下超抗油污、玫瑰花超疏水性等的启发,人们开发了大量的超亲油-超疏水型及超亲水-水下超疏油型油水分离材料,但这些材料还存在以下缺点:(1)由于材料的亲油性,其孔道易被油污堵塞,分离效率会大幅降低;(2)水的密度一般比油大,进行油水分离时,通常需要外加能量。随后,学者通过对材料表面化学成分及表面粗糙结构进行深入研究,开发出一种更先进的超亲水-超疏油材料,其具有隔油透水性,在处理含油废水时呈现出防油污、高通量、高效率、可重复使用的优点;此外,由于其具有亲水性,仅在重力作用下即可完成油水分离,具有重要的实际应用意义。根据表面能原理可知,超疏油表面往往也超疏水,因此要合成超亲水-超疏油材料十分困难。早期研究者认为有以下三种理论可以解释超亲水-超疏油表面形成的原因:(1)超亲水-超疏油表面是由极性液体与非极性液体在表面的润湿性差异实现;(2)水的作用力诱导表面分子重排;(3)油滴较大被表面疏油组分阻挡,水滴较小可穿透疏油层到达亲水区域。这三种理论的提出加快了超亲水-超疏油表面的研究进程,但并未形成系统的理论体系。近年来,研究者发现材料表面能由极性分量与色散分量组成,因此他们提出可以通过控制这两种因素来调控材料表面的润湿性。该系统理论的提出加速了超亲水-超疏油材料的发展,为未来该类材料的发展与设计提供了理论依据。本文首先介绍了超润湿的基础理论、油水分离机理,然后综述了超亲水-超疏油材料制备的四种理论,总结了近几年超亲水-超疏油材料的特点及在油水分离方面的应用。最后针对该领域存在的问题,提出了解决方法并展望了其未来的发展方向。     

改性纳米氧化钛电流变液的制备及其特性

利用水解法与溶液沉积法, 合成了丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸钠(SDBS) 改性氧化钛纳米电流变颗粒。经XRD 测定颗粒为无定形态, 用TEM 观察了粒子的形貌, 粒度分析表明颗粒粒径分布为70～300 nm , FTIR 图谱显示氧化钛上修饰有丙烯酰胺、SDBS。SDBS 的加入影响了颗粒的尺寸、表面性质及颗粒与硅油的润湿性, 最终引起电流变液介电性质的改善。丙烯酰胺的加入量也会影响电流变效应。电流变性能测试表明, 当SDBS/ 水质量比为1. 875 % , 丙烯酰胺/ 水质量比为0. 750 %时, 材料呈现最佳的电流变效应, 5 kV/ mm 直流电场下的静态剪切应力可达90 kPa , 电流变液具有极好的抗沉淀稳定性。这种优异的电流变效应源于颗粒界面极化的增强。      

GO改性高效油水分离PVDF杂化膜制备及其性能

氧化石墨烯(GO)因其具有丰富的羟基和羧基而被作为亲水改性剂应用于膜的制备.本研究通过向由聚偏氟乙烯(PVDF)与一种三嵌段共聚物(AP)组成的混合物中加入不同比例的GO,以制备具有高效油水分离性能的PVDF/AP/GO杂化膜,并考察了其对油水乳液的分离性能.研究发现,GO添加量为0.20%(质量分数)时的膜(M3)性能表现最佳,其在分离油水乳液时截留率较高(>98.9%),相对通量恢复率高于90.7%.此外,M3的纯水通量高达1 090 L/(m²·h).即使经过5次油水乳液循环过滤实验,截留率(>96%)和纯水恢复通量J_c(>879 L/(m²·h))仍然保持在非常高的水平,表现出优异的油水乳液分离性能.     

Cr离子改性氧化钛/丙烯酰胺纳米电流变液及其性能研究

采用醇盐水解法, 合成了铬离子改性氧化钛/丙烯酰胺纳米颗粒. XRD、TEM、粒度分析显示颗粒为无定型态, 平均粒径为140nm, Cr离子与十二烷基苯磺酸钠的同时加入对粒径的减小有协同作用. 粒径减小可引起颗粒浸润性的改善. 当Cr/Ti摩尔比为10%时, 所得颗粒配制的电流变液显示出极好的电流变效应: 在4kV/mm直流电场下, 该电流变液的静态剪切应力高达152kPa. 离子掺杂与浸润性的改善是电流变液力学性能提高的原因.     

亲水疏油抗污染超滤膜的制备及含聚污水处理性能研究

因含聚污水黏度大、流动性差、油类物质黏附性强,采用超滤膜对其进行处理时,油类物质极易在膜表面吸附进而铺展造成严重的膜污染.针对此,设计合成了同时具备亲水及低表面能疏油链段的聚乙二醇-聚甲基丙烯酸三氟乙酯(PEG-PTFMA)两亲改性剂,并采用共混-非溶剂诱导的相转化法制备了PES/PEG-PTFMA抗污染超滤膜.3次循环超滤实验表明,处理含聚污水时,改性PES超滤膜具备良好的抗污染及自清洁性能,与未改性膜相比,通量衰减率从88.0%降低至36.7%,简单水力清洗后通量恢复率从18.0%增高至99.0%以上,同时超滤膜还具备优良的截留性能,产水含油量可由初始的230 mg/L下降至几乎为0 mg/L,固体悬浮物的含量也从50 mg/L下降至约3 mg/L,均低于油田回注水水质指标要求.亲水及低表面能含氟链段在表面的富集显著提高了膜的亲水性及疏油性,从而赋予了膜优良的抗污染能力以及水力清洗时的污染释放自清洁能力.     

微波原位合成2D Ni-Fe MOF/硅藻土复合材料及其改性聚乙烯醇水凝胶不锈钢筛网油水分离性能

如何高效处理含油污水的问题,是如今世界科研人员共同关注的问题。聚乙烯醇(PVA)水凝胶作为高含水量及具有三维亲水网络的软材料在油水分离领域引起了广泛的关注。但是,和大多数具有超润湿性质的水凝胶一样,PVA水凝胶类油水分离材料不仅力学性能差,同时也存在化学稳定性差的问题。基于此,通过微波法制备了2D Ni-Fe金属-有机框架材料(MOF)-硅藻土(Dia)纳米材料及其PVA复合水凝胶。同时,不锈钢网经过浸泡2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA水凝胶溶液得到2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA水凝胶不锈钢筛网,表现出超亲水-水下超疏油性质。利用SEM、XPS分析2D Ni-Fe MOF-Dia及其复合水凝胶的化学组成和表面形貌。研究了2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA复合水凝胶的力学性能及2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA复合水凝胶不锈钢筛网的油水分离与乳液分离的分离效率及水通量,并对其耐盐性、耐酸耐碱性油水分离性能进行了测试。结果表明:2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA复合水凝胶具有优异的力学性能,拉伸与压缩强度分别达到1.49 MPa及0.58 MPa,同时表现出超亲水-水下超疏油性质,2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA不锈钢筛网的油水分离与乳液分离效率与通量分别可达99.2%和742.7 L·m?2·h?1。在酸性、碱性、盐性环境下均保持优异的分离效率与通量,并且在5次循环后,依旧保持稳定的分离效率与通量。      

超疏水超亲油304不锈钢网的制备及其油水分离性能

目前,用于油水分离的材料成本高,制备工艺复杂且效果较差,针对这一现象,选用304不锈钢网作为基体材料,通过氯化铁溶液刻蚀法获得粗糙表面,随后用十七氟癸基三甲氧基硅烷对该表面进行改性,成功制备出具有优异油水分离特性的超疏水超亲油不锈钢滤网,并对其结构及性能进行了测试表征.结果表明:超疏水不锈钢网与水的接触角达到151°,...     

超疏水超亲油三聚氰胺海绵的制备及其油水分离性能

利用正十二硫醇和氯化铜反应制备十二烷基硫铜,然后将其配制成乙醇悬浮液;将表面涂覆有聚多巴胺的三聚氰胺海绵浸入上述悬浮液中成功制备出超疏水三聚氰胺海绵,并用它来分离油水混合物.采用扫描电镜观察海绵表面形貌,利用接触角测量仪表征其润湿性能,借助红外分光测油仪测定水中含油量.研究结果表明,三聚氰胺海绵表面形成了凹凸不平的微纳米结构,呈超疏水超亲油状态;测得它对水的静态接触角为152°,而油滴能在1 s内被完全吸收.该样品对油水混合物具有良好的分离能力,分离后水中菜籽油含量从约25 g/L降到15.20 mg/L;对同一大豆油水混合物连续分离五次后其含油量可从36.45 mg/L降低至5.12 mg/L.该超疏水海绵具有良好的吸附油的能力,可吸收约自身质量54～77倍的有机溶剂或油品;在重复使用100次后仍能保持145°的接触角和达自身质量68.6倍的吸油能力;在海水中浸泡36 h后仍保持约147°的接触角和73.4倍的吸油能力.     

壳聚糖/改性凹土复合树脂的制备及其缓释性能研究

以壳聚糖和改性凹土为原料,采用氢氧化钠固化,戊二醛交联的方法制备了壳聚糖/改性凹土复合树脂微球,分别采用FT-IR和TG对树脂进行结构表征。以阿司匹林为模型药物,考察了树脂的缓释性能,并对最优条件下树脂释放药物的曲线进行了动力学模型拟合。研究结果表明,CS/O-ATP树脂的吸附性能和缓释性能最佳,当戊二醛的加入量为6mL时,其载药量和包封率分别为12.2%和39.88%,且缓释效果较好。CS/O-ATP树脂的药物释放规律复合Higuchi方程,表明该树脂可以作为长效药物的缓释载体。     

层层自组装法制备超疏水/超亲油棉织物及其油水分离性能

被油污染的水资源严重影响人类健康和生态系统.为得到具有优异油水分离性能的材料,利用层层自组装法,在棉织物表面组装纳米银薄层,随后用十二烷基硫醇修饰,制备了具有超疏水/超亲油性能的棉织物.通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、接触角测试仪、分离效率表征超疏水/超亲油棉织物的微观形貌、表面化学组成、润湿性及油水分离性能.改性后的棉织物表面负载致密的纳米银薄层,水在该表面的接触角高达160°,而油的接触角为0°,显示出其良好的超疏水/超亲油性能;纳米银牢固地附着在棉织物的表面,使其表现出良好的抗磨损性、耐腐蚀性.油水分离测试显示,该棉织物对不同类型油品和水混合物的分离效率达88％以上,且具有较好的循环利用性.此外,该棉织物不仅能分离水上轻油、水下沉油,还能分离轻油-水-沉油三相所形成的混合物.     

疏油/超疏油表面制备技术研究进展

疏油/超疏油表面因在防油污材料、生物粘附等方面具有广泛的应用前景,而引起人们的广泛关注。介绍了表面润湿性的相关理论和经典物理模型,综述了当前疏油/超疏油表面的制备与加工方法,并对其进一步的研究方向进行展望,以期为疏油/超疏油表面的深入研究提供参考。     

改性HA/PLA纳米复合材料的制备及其性能

以Ca(OH)2和H3PO4为原料,采用冷冻干燥技术制备纳米羟基磷灰石(n-HA),并在其表面接枝聚乳酸(PLA),得到改性的纳米羟基磷灰石(g-HA),采用XRD及FTIR进行表征;借助超声分散用溶液共混法制备g-HA/PLA和n-HA/PLA纳米复合材料。并采用弯曲性能测试、DMA和POM对其力学性能和结晶性能进行表征。结果表明g-HA作为良好的相容剂和异相成核剂,对g-HA在PLA基质中分散性的提高和纳米复合材料界面粘结强度的提高起到了良好的作用,g-HA/PLA纳米复合材料的弯曲模量、玻璃化温度和储能模量均有显著的提高。所采用的制备方法简便易行,具有潜在的工业应用前景。     

Cu2S@SSM复合膜的制备及其油水分离性能

在含油废水处理中迫切需要具有优良化学稳定性的油水分离材料。为了在酸碱盐等复杂环境中能够有效的分离各种水包油乳液,以不锈钢网(SSM)为基底,采用电化学沉积和溶液反应相结合的方法将硫化亚铜(Cu₂S)修饰到不锈钢网表面,成功的制备了Cu₂S@SSM复合膜。制备的Cu₂S@SSM复合膜具有优异的超亲水/水下超疏油性能。对无表面活性剂和表面活性剂稳定的水包油乳液进行了一系列的油水分离实验,分别获得了高达932和361 L/(m²·h)的渗透通量以及99.78%和99.15%的分离效率。得益于Cu₂S的类光芬顿催化性能,制备的Cu₂S@SSM复合膜在可见光照射下对亚甲基蓝、罗丹明B的降解率高达99%。更重要的是Cu₂S@SSM复合膜在强酸、强碱和高盐环境中表现出优异的化学稳定性。     

以核孔膜为基底疏/亲水复合膜的制备及其DCMD性能研究

创新性地将核孔膜作为基膜,使用聚偏氟乙烯(PVDF)为膜材料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用非溶剂致相分离法制备了PVDF/PET核孔膜复合疏水/亲水膜,并对复合膜的微观结构、机械性能、亲疏水性、孔隙结构进行深入表征,研究了添加剂含量和核孔膜孔径对膜微观形态和性能的影响.结果表明,提高LiCl添加剂含量使得铸膜液的黏度增大,膜指状孔结构变小且海绵状结构变紧密,PVDF/PET核孔复合膜的平均剥离力从4.48 N下降为1.19 N,孔径从0.132 7μm减少到0.080 4μm,孔隙率从44.65%减少至37.60%;核孔膜孔径增大导致复合膜的机械强度下降.直接接触式膜蒸馏(DCMD)分离性能测试表明,PVDF/PET核孔复合膜通量比相同厚度单层PVDF疏水膜通量提升约30%;可稳定运行超过39 h.     

氨基酸改性壳聚糖抗菌材料制备及其性能研究

以壳聚糖(CS)为基体,在缩合剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl),偶联剂N-羟基-丁二酰亚胺(NHS)的存在下,将L-精氨酸接枝到CS大分子上,制备出一种天然高分子基重金属螯合及抗菌材料,L-精氨酸接枝壳聚糖CS-L-Arginine(CA)。阐述了反应机理,用采用元素分析、拉曼光谱(RAM)、核磁共振谱(13C NMR)以及X射线衍射谱(XRD)分析与表征了产物的结构产物。加入山梨醇作为增塑剂,采用涂膜法制备氨基酸改性壳聚糖膜。实验表明,随着接枝率的提高,改性壳聚糖膜对Ni~(2+)、Cu~(2+)的饱和吸附量的变化趋势先增大再减小,当接枝率为16.85%的改性壳聚糖膜对Ni~(2+)、Cu~(2+)的饱和吸附量达到最优,分别为148.32与198.78mg/g;对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用逐渐提高,当接枝率为16.85%时,抑菌效率最佳,可分别达到了92.06%,93.58%。