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。     

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。     

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。     

超疏水高强度石墨烯油水分离材料的制备及应用

使用较为环保的手段对表面进行修饰,使用氧化石墨烯(GO)对三聚氰胺海绵(MS)进行进一步的表面改性,对超疏水的还原氧化石墨烯/三聚氰胺海绵(RGO-MS)进行制备。使用一些列手段对制备的RGO-MS的结构、形态、组分进行了研究。结果表明,海绵骨架与还原氧化石墨烯表面有十分密切的关系;超疏水的还原氧化石墨烯/三聚氰胺海绵对高密度与低密度的原油都有较好的吸附能力,而且在多次吸附工作后仍然具有百分之九十以上的吸附能力,对油水混合物的分离效率较高。     

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...     

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。     

超亲水-水下超疏油聚氨酯海绵的制备及其油水分离性能研究

采用了一种简单、高效和环保的方法用于油水分离,即通过改进的Hummers法制备了氧化石墨烯（GO）,以GO和壳聚糖（CS）为改性原料,以聚氨酯海绵（PU）为基体,通过两步浸渍法制备了超亲水-水下超疏油海绵（PUGO@CS）。GO的加入能够增加海绵表面的粗糙度和亲水性,CS的加入能增加海绵的亲水性和GO涂层的稳定性。改性PU具有良好的弹性性能、较好的热稳定性和吸水能力。油水分离性能测试表明,仅在依靠重力的作用下即可分离多种油水混合物,对各种油水混合物的分离效率可达95%以上;改性PU良好的可重复使用性使其在10次使用后的分离效率并未明显降低;在泵提供动外力时可实现无搅拌状态下的静态连续油水分离和搅拌状态下的动态连续油水分离;在磨损循环10次以后,改性PU仍能保持较高的油水分离性能。     

含氧化铁超疏水棉织物的制备及性能

以丙烯酸丁酯与乙烯基硅树脂乳液共聚合成疏水乳液;用沉淀法制备α-Fe2O3纳米粒子,并用硅烷偶联剂对其进行表面改性。用疏水乳液和α-Fe2O3分散液对棉织物进行浸涂,制备超疏水棉织物。采用XRD、FTIR和SEM对α-Fe2O3和超疏水棉织物的结构、形貌进行表征。考察乳液和α-Fe2O3分散液浸涂次数对棉织物疏水性能的影响,研究紫外光照射对超疏水棉织物润湿性能的影响,测定超疏水棉织物的油水分离性能。结果表明,用疏水乳液和α-Fe2O3分散液分别浸涂2次即可使棉织物具有良好的超疏水性,接触角可达158.6?。经紫外光照射后,织物正面转变成为超亲水;而反面仍为超疏水状态,棉织物显示出单向导湿性能。超疏水棉织物对油水混合物中油、水的分离效率分别为96.1% 和99.0%。     

超疏水纳米海绵制备及其二甲苯吸附性能

利用聚氯乙烯（PVC）及疏水性气相纳米SiO₂颗粒建立了一种简易、快速的超疏水纳米海绵材料的制备方法,并在开展超疏水纳米海绵材料的表面基团分析（IR）、疏水性能测定、表面形貌（SEM）观察的基础上,探究其吸附性能及循环使用性能。为验证超疏水纳米海绵材料的工业应用性能,采用实验室搭载回收设备,对比考察了负载超疏水纳米海绵/未改性海绵/商用金属盘片对间二甲苯的回收性能。结果表明：改性后超疏水纳米海绵材料表面负载涂层整体均匀完整,涂层上接枝的纳米颗粒稳定致密,且表面粗糙度有明显提高。IR谱图中新增有O—Si—O的特征峰,充分证明疏水性SiO₂颗粒已负载在材料表面,使其表面疏水角可达150°,具有超疏水亲油特性。改性海绵材料间二甲苯吸附容量可达41.45g/g,且在循环500次后吸附容量仍能达到其初始值的93%,负载该海绵的回收设备则具有良好间二甲苯回收速率（152.83L/h）及效率（99%）,运行58h后仍保持良好间二甲苯回收性能。     

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。     

研发动态

<正>有机硅油水分离新材料开发成功中科院新疆理化技术研究所马鹏程等人开发出一种有机硅高分子海绵材料,并研究了该材料用于油水混合物分离的可行性。他们以廉价的商业化非氟类有机硅烷为主要原料,通过控制硅烷的水解和凝胶化过程,制备出三元硅氧烷海绵。与传统的硅氧烷类海绵相比,三元体系海绵表面含有大量非极性基团和较     

纳米膜材料在井下油水分离中的研究

近年来,由于油井产出水逐年增多,举升、处理及环保等问题日益严重,为了解决上述问题,技术人员开发出井下油水分离技术.虽然机械旋流分离的方式可实现回注水含油率指标1000μg·g-1,但在恶劣工况下可能达到3000μg·g-1,不能满足回注水指标要求.研究发现,基于特殊润湿性材料对油和水的选择性作用,制造出亲水膜和亲油膜材料,通过控制表面的形貌结构和化学性质来调控表面润湿性,实现油和水的分离.通过研究,利用泡沫镍疏水改性成功制备出超亲油疏水材料,通过室内实验与数值模拟,分离效果和机械性能满足井下环境要求.采用井下机械旋流分离与超亲水、疏水材料相结合的井下纳米油水分离更大幅度地降低回注水中含油率,成为井下油水高效分离的新方向.     

超疏水铜网的制备及其油水分离应用

通过简单方法制备稳定可进行油水分离的超疏水铜网。将β-巯基乙醇与三氟乙酸酐通过条件温和的酯化反应合成三氟乙酸巯基乙酯,通过一步浸泡法将其修饰到铜网表面,成功制备出超疏水超亲油铜网。按照参数重要性,分别探究了溶液配比、酯化反应温度、修饰时间等对铜网超疏水性能的影响。通过SEM、静态接触角测量仪对制备的超疏水铜网表面形貌、接触角进行表征,最终得出溶液配比为3:1(三氟乙酸酐:β-巯基乙醇),反应温度40℃,修饰时间10 h的最佳条件。制得铜网具有微纳米复合结构,与水接触角达到152.8°;基于制备的超疏水铜网,组装了油水分离装置,对铜网的油水分离效果进行了测试。结果表明,油水分离效率达到98.5%。     

疏水亲油分离膜的润湿性研究进展

疏水亲油分离膜通过透过油相、截留水相而实现油水分离过程,它具有绿色、高效、易于工业放大等特点,在环境保护、水处理、有机液体分离与回收等领域具有广阔的应用前景,已成为膜科学与技术领域的研发热点。本文回顾了润湿方程的发展历史,介绍了表面润湿性和孔径的协同作用对膜分离过程的影响,讨论了疏水亲油分离膜的设计策略,包括在低表面能材料的表面构建粗糙或微纳米结构和使用低表面能材料对粗糙表面进行疏水改性。最后,对疏水亲油分离膜的发展趋势进行了展望,今后需进一步完善表面浸润理论,开发易于工业生产的制膜方法,探究疏水亲油分离膜对复杂油水混合物（如高黏度、多组分）的分离效果。     

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。     

耐化学腐蚀FAS-TiO_2超疏水网制备及其油水分离性能

采用溶胶凝胶法在不锈钢网上涂覆二氧化钛(TiO_2)颗粒构筑了微纳米级粗糙表面,然后通过氟硅烷(FAS)接枝改性降低表面能,制备了一种耐化学腐蚀的氟硅烷-二氧化钛(FAS-TiO_2)超疏水网,并将其应用在油水分离中。采用水接触角(WCA)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)对FAS-TiO_2网进行了表征,分析了FAS-TiO_2网的实际应用性能。结果表明水滴与所制备的网表面接触角为159°,且滑动角非常小;FAS-TiO_2超疏水网在腐蚀性溶液,极性有机溶剂及热溶液中具有优异的化学、热稳定性及再循环使用能力。而且FAS-TiO_2超疏水网能够仅利用重力驱动,快速高效地分离各种油水混合物。在苛刻的酸、碱、盐和热环境下FAS-TiO_2网重复使用30次,其油水分离效率仍然保持在95%以上。FAS-TiO_2网制备过程简易、性能优异,在油水分离中有着广泛的适用性。     

模板法制备多孔超疏水SiO2/PDMS海绵及油水分离应用

以水玻璃为硅源,采用溶胶-凝胶法制备了超疏水二氧化硅(SiO₂)气凝胶,将超疏水SiO₂气凝胶与聚二甲基硅氧烷(PDMS)均匀混合,并引入蔗糖和葡萄糖作为模板制备了超疏水SiO₂/PDMS海绵。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等对其微观形貌和成分进行表征;利用接触角测量仪表征其润湿性能。同时,以油水混合物为模型污染物,研究了SiO₂气凝胶掺量及糖的比例对海绵吸附性能的影响。结果表明：制备的SiO₂/PDMS海绵具有超疏水亲油性,水接触角(WCA)高达152.1°,且在模拟油水吸附实验中具有良好的去除效果;对植物油和泵油的去除率分别为98%和95%,且经过20次的重复油水分离实验后,SiO₂/PDMS海绵的吸附容量和接触角均未发生明显变化,仍具有较好的疏水性能。     

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。