耐腐蚀超疏水超亲油不锈钢网的制备及其在油水分离过程中的应用

以不锈钢网为基底,通过化学刻蚀法制备微米级粗糙表面,通过一步浸泡法将st9ber法制得的疏水亲油纳米Si O2颗粒沉积到粗糙的不锈钢网表面,制备了具有微纳二级粗糙结构的超疏水超亲油不锈钢网。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和接触角测量仪(CA)表征了超疏水超亲油不锈钢网的表面形貌、化学组成和润湿性能,并将其用于油水分离过程中。结果表明,疏水亲油纳米Si O2颗粒成功的沉积到不锈钢网表面;水滴在超疏水超亲油不锈钢网上的接触角最大为151°,煤油的接触角为0°;制备的超疏水超亲油不锈钢网不仅能高效的分离不同种类油和水的混合物,还能高效的分离油和腐蚀性液体(强酸或强碱水溶液)的混合物,其耐腐蚀特性可满足复杂环境下的油水分离要求。     

疏水性油水分离膜及其过程研究进展

油水分离是治理含油废水和含水油液的重要工业过程。本文概括了疏水性油水分离膜的类型与制备方法,包括常规分离膜和高度疏水/超亲油分离膜。前者为常规微滤、超滤及纳滤过程用膜;后者由构筑高度疏水（水滴接触角≥120°）表面方法得到,形式有金属网膜、纤维膜、滤纸、复合膜及不对称膜,其为制备耐污染的疏水性油水分离膜提供了新思路。指出了疏水性膜用于油水分离的过程原理及应用现状：含油废水除油中,疏水性膜可实现O/W乳液的破乳、粗粒化油滴、滤除油滴及吸附油分子几方面的功能;含水油液除水中,膜被用来截留水滴,可直接得到净化的油品。最后,指出了其过程规模化应用前尚需解决的重要问题,特别是高度疏水/超亲油分离膜的制备、相关过程研究的深入及其规模化试验等方面需着力加强。     

基于3D打印技术制备亲油疏水多孔膜及其性能研究

为解决含油废水处理问题,实现油水高效分离,利用3D打印技术制备出多孔膜,并用石墨烯对该膜表面进行修饰改性,而后得出亲油疏水多孔膜.通过实验测试该亲油疏水多孔膜对不同种类油水混合物的分离效果,探究影响油水分离效率的主要因素.结果表明,利用该方法制备的亲油疏水多孔膜具有良好的亲油疏水性.     

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。     

自愈合油水分离膜的研究进展

随着工业的发展以及海洋石油泄漏事故的频发，产生的含油污水对人类健康和生态环境均有严重威胁，迫切需要发展油水处理材料。膜分离法作为一种高效低能耗的方法被广泛应用于该领域，但在实际应用中容易受到外界机械力损坏或自然环境的影响导致膜分离性能下降甚至丧失。因此，自愈合油水分离膜为此提供了一种新途径，显著提升了膜的附加值。本文介绍了自愈合油水分离膜的制备方法、修复机理和国内外研究现状，针对材料表面微纳粗糙结构及低表面能物质损伤的愈合方式展开论述。指出了自愈合油水分离膜目前存在制备时间长、经济成本高、疏水表面修饰的功能单体单一以及机械强度偏低等问题。提出该领域未来可从降低材料制备成本、发展多功能修饰单体以及实现低表面能物质和表面粗糙结构同步愈合等方向发展，以期为油水分离材料的开发和应用提供参考。     

超疏水亲油材料研究进展及其在油水分离中的应用

综述了超疏水亲油材料构建原理,疏水亲油材料的研究进展及其在油水分离中的应用。首先介绍了研究的理论基础:低表面能和表面粗糙度的构建及理论研究模型。然后,分别综述了以一维、二维、三维材料为基体的超疏水亲油颗粒、织物、滤纸、丝网、海绵等材料的研究进展。最后指出了目前在该领域研究中存在的问题和对未来发展展望。     

基于超疏水超亲油铜网的小型浮油分离器的制备和性能

以紫铜网为原料,使用硝酸银水溶液浸泡法在铜网表面形成亚微米级粗糙结构,然后使用正十二硫醇修饰降低表面能后得到了具有超疏水超亲油性能的铜网样品。使用扫描电镜观察了样品表面的微观形貌,使用X射线光电子能谱分析了样品表面的化学组成。将超疏水超亲油铜网折叠成方形小盒后得到了一种简单的小型浮油分离器并研究了其对水面浮油的分离能力。结果发现这种小型油水分离器能够实现对水面浮油的高选择性、高速和高效率分离,10次分离循环后其分离效率仍高达93%,具有优异的重复性分离能力,并能实现浮油回收。另外,超疏水超亲油铜网材料具有优异的化学稳定性,能够长期与油类物质和模拟海水接触,且能承受18.9 cm的水柱压力。     

自清洁型超疏水铜网的制备及其油水分离性能

利用碱液氧化法在铜网上生长纳米针状粗糙结构,并枝接具有pH响应性的低表面能长链硫醇分子,制备了空气中超疏水超亲油、碱性溶液中超亲水水下超疏油金属铜网。对改性金属网的表面结构、接触角、粘附力等性能进行表征。结果表明,亲水硫醇分子所占比例为20%时,改性铜网在空气中水的接触角为154.12°,粘附力为0.025 mN,对油的接触角为0°,改性铜网表面油滴在pH为12的溶液中能够自动脱附,针对不同种类油滴的油水混合物进行分离,分离效率在95%左右,并且重复使用10次后分离效率依然保持在90%以上。     

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...     

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。     

微孔膜法油水分离——表面性质及微观结构的研究进展

石油炼制和化工过程存在大量油水混合物体系,影响生产过程稳定性,也会造成环境污染,亟需高效低成本的油水分离技术。与气浮、离心、化学混凝等传统油水分离技术相比,微孔膜技术通过油或水的选择性渗透实现分离,具有操作简单、分离效率高、运行成本低等众多优点。然而,微孔膜处理油水混合物的分离效率和加工能力同时取决于膜材料的表面性质（表面浸润性能）和微孔结构（分离通道的尺寸效应）。本文首先基于表面润湿现象和尺寸筛分机制介绍了膜法油水分离的原理,然后从上述两个角度出发综述了近年来微孔膜法油水分离的相关研究进展,最后指出微孔膜法油水分离在迈向工业化应用的过程中还需解决的一些问题,并对未来膜材料表面性质和微孔结构的研究进行了展望。     

聚结技术及其乳化油水分离性能

聚结分离是一种利用油、水两相对材料浸润性的不同而实现乳化液滴聚结长大并最终通过重力沉降实现油水分离的物理方法,这种方法结构可控性好、分离效率高、运行成本低,是乳化油水分离领域的研究热点。本文首先对聚结分离方法进行详细阐述,介绍了聚结分离原理和影响因素;总结了近年来国内外学者对聚结材料表面改性和修饰等方面的研究。通过调控聚结材料的表面具有特殊浸润性,可显著提高油水分离效率;系统介绍聚结分离器的分类及其应用。最后阐述了聚结分离技术在石油化工领域的应用。本文对聚结分离技术进行展望,指出可以进一步研究实际液滴聚结过程和分离效果影响因素,应深入研究分离器在乳化油水分离过程中液滴聚结行为、机理、控制机制将是研究的重点。     

Evolution of polymeric hollow fibers as sustainable technologies: Past, present, and future

Energy, water, affordable healthcare and global warming are four major global concerns resulting from resource depletion, record high oil prices, clean water shortages, high costs of pharmaceuticals, and changing climate conditions. Among many potential solutions, advances in membrane technology afford direct, effective and feasible approaches to solve these sophisticated issues. Membrane technology encompasses numerous technology areas including materials science and engineering, chemistry and chemical engineering, separation and purification phenomena, molecular simulation, as well as process and product design. Currently, polymeric hollow fiber membranes made using a non-solvent-induced phase inversion process are the dominant products because polymers offer a broad spectrum of materials chemistry and result in membranes with desirable physicochemical properties for diverse applications. Their low cost and ease of fabrication make polymeric membranes superior to inorganic membranes. Therefore, this review focuses on state-of-the-art polymeric hollow fiber membranes made from non-solvent-induced phase inversion and the potential of membrane processes for sustainable water and energy production. The specific topics include: (i) basic principles of hollow fiber membrane formation and the phase inversion process; (ii) membranes for energy (natural gas, H₂, and biofuel) production; (iii) membranes for CO₂ capture; and (iv) emerging desalination technologies (forward osmosis and membrane distillation) for water production. Finally, future opportunities and challenges for the development of advanced membrane structures are discussed.     

Halloysite nanotube-based superhydrophobic foam for highly efficient oil/water separation

Oil/water separation is a worldwide concern because of the emissions of oil contaminated wastewater and increasing number of oil spill accidents in recent years. Materials with superhydrophobicity and superoleophilicity provide a new strategy to solve such problems, which allow organic solvents to pass through freely while repelling water. Herein, the porous foams with superhydrophobicity and superoleophilicity were prepared successfully through a facile low-temperature sintering method, in which the halloysite nanotubes (HNTs), polyvinylidene fluoride (PVDF) and sodium chloride were used as the raw materials. Among them, HNTs constructed the rough surface in micro-/nano-scale and sodium chloride served as the sacrifice template. The superhydrophobic surface was achieved via the synergistic effect between the rough surface and PVDF with the low surface energy. The foam showed good water repellency (water contact angle, CA: 156.0 ± 0.1°) and superoleophilic properties, which could selectively absorb organic solvents from the mixture solution with water. Moreover, the foam exhibited high separation efficiencies for a variety of oil/water mixed solutions with excellent cycling stability, which make it a promising material for practical oil/water separation.     

基于润湿性梯度设计的单向导水/油多孔材料研究进展

近年来,具有独特的自发性液体运动的单向导水/油材料已成为研究热点。单向导水/油多孔材料是一种可用于雾水收集、油水分离、微流体传输以及功能织物等各种领域的新型材料。与普通的均匀润湿性多孔材料相比,具有单向液体传输特性的三维多孔材料通过表面和厚度方向的润湿性梯度精确设计,可以提供驱动力,促进液体的定向输送,提高液体传输效率,且能减少能源消耗。本文主要从化学梯度的调控、粗糙度梯度的构造、孔径梯度的设计这三种思路出发,按八种不同制备方法详细介绍了基于润湿性梯度的单向导水/油多孔材料的制备、输送液体的类型以及单向传输特性,同时概述了单向导水/油多孔材料在吸湿排汗纺织品、雾收集、油水分离等方面的实际应用,并提出了单向导水/油多孔材料在设计和使用方面所面临的挑战和未来发展前景。     

Amphiphilic poly(ether sulfone) membranes for oil/water separation: Effect of sequence structure of the modifier

Oil‐contaminated wastewater threatens our environment and health thus novel membrane materials with low or nonfouling properties are an immediate need for oily wastewater treatment in a cost‐effective and environmentally friendly manner. In this study, three types of amphiphilic random, gradient, and block copolymers with similar molecular weights and chemical compositions, based on poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate (PEGMA) and 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8‐tridecafluorooctyl acrylate (TFOA), were synthesized by the reversible addition‐fragmentation chain transfer (RAFT) method. The amphiphilic Poly(ether sulfone) membranes were then fabricated by blending with these copolymers via a facile coupled process of nonsolvent induced phase separation and surface segregation. Accompanying the phase inversion process of polymer matrix, the hydrophilic and hydrophobic segments in the amphiphilic modifiers would migrate and immobilize onto the membrane surfaces. This surface segregation process leaded to a chemical heterogeneous membrane surface comprising both hydrophilic PEGMA and low surface energy PTFOA brushes, which was confirmed by X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS) and surface wettability analyses. Oil‐in‐water emulsion filtration test of the membranes displayed a lower permeate flux decline and a higher flux recovery (as high as 99.8%), establishing their considerably elevated antifouling properties. Additionally, cyclic oil/water separation and long‐term underwater immersion tests demonstrated that the as‐prepared membranes modified by these amphiphilic additives possessed excellent antifouling stabilities. © 2016 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 63: 739–750, 2017     

Complex membrane of cellulose and chitin nanocrystals with cationic guar gum for oil/water separation

In an effort to develop a membrane system with low cost and easy fabrication process for oil/water separation, cellulose nanocrystals (CNC), chitin nanocrystals (ChiNC), and cationic guar gum (CGG) are used to prepare a complex membrane on top of a poly(ethylene terephthalate) (PET) nonwoven fabric via a vacuum filtration method. The interactions among CNC, ChiNC, and CGG complexation are discussed, and the functionalization of the PET nonwoven fabric with these polysaccharide derivatives provides a high rate of water absorption and permeability on applying pressure. The morphology and wettability studies demonstrate that the as-prepared membrane has a porous structure and exhibits hydrophilic and underwater superoleophobic properties. The results of separation experiments show that the membrane can effectively separate oil/water emulsions with a relatively high flux and rejection ratio. This low-cost process can easily be scaled up to fabricate complex membranes for oil/water separation. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2019 , 136, 47947.     

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。     

蒸汽渗透技术在燃料乙醇生产中的应用研究进展

蒸汽渗透作为一种新型膜分离技术,可有效解决生物燃料乙醇生产中发酵产物浓度低、能源消耗量大、污染环境等诸多瓶颈问题。与渗透蒸发相比,蒸汽渗透技术具有分离性能好、进料清洁、能量损耗低、操作弹性大等优点,在燃料乙醇生产领域具备更广阔的应用前景。本文在比较渗透蒸发和气体分离技术的基础上,简述了蒸汽渗透过程的机理和特点。介绍了优先透水膜和优先透醇膜两类应用于燃料乙醇生产不同阶段的蒸汽渗透膜和这两类膜材料当前的研究进展,重点阐述了有机/无机杂化膜在成膜方法、杂化材料选择等方面的最新成果。回顾了蒸汽渗透在乙醇脱水方面的工业应用成果,指出该技术在发酵原位分离乙醇和替代精馏工艺方面所具有的优势,探讨了与固态发酵技术相结合进行一次相变生产燃料乙醇工艺实现的可能性,并提出未来亟待研究和解决的问题,为蒸汽渗透技术在燃料乙醇生产领域大规模发展提供参考。