疏水性FAS-Al_2O_3复合陶瓷膜的制备与表征

选用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙基氧硅烷对自制的孔梯度结构氧化铝陶瓷膜表面进行改性,制备疏水性FAS-Al_2O_3氧化铝陶瓷复合膜。通过正交实验和膜表面接触角测试确定改性液浓度、改性时间和改性次数对膜接触角的影响。通过扫描电镜分析(SEM)、孔径及其分布测试、纯水通量以及红外光谱分析测试(IR)对改性前后的氧化铝陶瓷膜理化性质进行表征。对FAS-Al_2O_3复合疏水膜进行NaCl盐溶液的气隙式膜蒸馏实验,考察疏水性FAS-Al_2O_3复合陶瓷膜对NaCl溶液的膜蒸馏通量和对NaCl的截留性能。结果表明:接触角均在130°以上,最大达到156.2°,疏水效果显著;在进料温度为80℃,冷却侧温度为15℃,进料流量为12h/L的实验条件下,对质量分数为2%的NaCl溶液的截留率为98.5%,渗透通量为12.68kg/m2·h。     

Al_2O_3和SiC微滤膜的疏水改性及其油固分离性能研究

以正辛基三乙氧基硅烷和乙醇分别作为改性剂和溶剂,采用接枝聚合法对平均孔径为500 nm的Al_2O_3膜和SiC膜进行疏水改性,考察了改性剂浓度、改性液温度和改性时间对膜表面疏水效果的影响,并对比了疏水改性前后两种陶瓷膜的表面性质及疏水改性后的油固分离性能,进行了反冲实验和稳定性测试。结果表明,两种陶瓷膜材料在改性剂浓度为0.2 mol·L~(-1),改性液温度为40℃,改性时间为12 h时,疏水改性效果最好,得到的疏水Al_2O_3膜和SiC膜的水接触角分别为134°±1°和140°±1°,经改性后的SiC膜的疏水效果优于Al_2O_3膜。在油固分离实验中,疏水Al_2O_3膜和SiC膜均对固体炭黑有良好的截留性能,但疏水改性对SiC膜的油品通量提升更为显著,两种膜的稳态通量分别为1134 L·m~(-2)·h~(-1)和1408 L·m~(-2)·h~(-1)。反冲操作对疏水SiC膜的通量恢复更有利。     

自组装法制备PVDF-SiO_2/PVSQ超疏水复合膜及膜蒸馏抗污染性能

采用乙烯基三甲氧基硅烷(VTMOS)对SiO_2疏水改性,通过自组装法,将改性SiO_2接枝在商业PVDF (聚偏氟乙烯)膜表面,使其表面达到超疏水。利用场发射电子显微镜、红外光谱仪、接触角测量仪及毛细流孔径分析仪等仪器对改性前后膜的表面形貌、化学组成、接触角及孔径变化等性能参数进行表征。结果表明,VTMOS不仅对SiO_2疏水改性,还通过自身的水解缩聚反应,生成了规整圆球状的聚乙烯基倍半硅氧烷(PVSQ)微粒,纳米级SiO_2分布于微米级PVSQ表面,在改性膜表面构造了多层次微/纳米粗糙表面,在低表面能疏水基团乙烯基和甲氧基的共同作用下,成功实现了超疏水改性,改性膜水接触角达到159.5°,滚动角降至8.1°。以NaCl、HA和CaCl2混合溶液为进料液,对商业PVDF膜和改性膜进行了长期直接接触式膜蒸馏(DCMD)实验,探究其抗污染性能。结果表明,改性膜适用于长期DCMD实验,并表现出比商业PVDF膜更稳定的通量,截盐率始终大于99.99%,具有良好的稳定性和抗污染性能。     

纤维基改性SiO2柔性超疏水表面构建研究

采用溶胶-凝胶法以正硅酸四乙酯(TEOS)、3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTMS)和十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)为原料,制得改性SiO2溶胶,将其应用于柠檬酸预先处理的棉织物,构建棉纤维基柔性超疏水表面.采用场发射扫描电镜(FE-SEM)观察得到改性SiO2溶胶干燥后形成有球形颗粒的致密粗糙膜,改性SiO2红外谱图(FT-IR)显示氨丙基和十六烷基在SiO2表面接枝.当HDTMS浓度为2％时,整理的棉织物静态接触角为155.3°,动态滚动角是8°,达到优异的超疏水效果,经洗涤20次后接触角仍为143.4°,具有疏水耐久性.扫描电子显微镜(SEM)观察得知整理棉纤维洗涤前后表面均具有较好的粗糙结构,整理棉纤维表面形成了牢固的改性SiO2疏水膜.     

超疏水低密度聚乙烯透明农膜的制备与防尘性能研究

以丙烯酸树脂为黏结剂,通过多步喷涂法将聚二甲基硅氧烷(PDMS)与疏水改性的纳米二氧化硅(SiO_2)固定在农膜表面,制备了一种坚固、耐磨、具有超疏水和防尘性能的透明低密度聚乙烯(LDPE)农膜。对材料进行了傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、接触角(CA)等表征,以及对制备的超疏水LDPE膜进行了透光率和防尘性能测试。结果表明:制备的超疏水LDPE膜表面粗糙,接触角可达161°,低表面张力(23.7 mN/m,比普通膜低12.5 mN/m),可见光透过率为86.85%,在表面的粉尘留存率比普通膜降低44.7%。与普通膜相比,超疏水LDPE农膜具有超疏水性、高稳定性和良好的防尘性。     

自组装法制备PVDF-SiO2/PVSQ超疏水复合膜及膜蒸馏抗污染性能

采用乙烯基三甲氧基硅烷(VTMOS)对SiO₂疏水改性,通过自组装法,将改性SiO₂接枝在商业PVDF(聚偏氟乙烯)膜表面,使其表面达到超疏水。利用场发射电子显微镜、红外光谱仪、接触角测量仪及毛细流孔径分析仪等仪器对改性前后膜的表面形貌、化学组成、接触角及孔径变化等性能参数进行表征。结果表明,VTMOS不仅对SiO₂疏水改性,还通过自身的水解缩聚反应,生成了规整圆球状的聚乙烯基倍半硅氧烷(PVSQ)微粒,纳米级SiO₂分布于微米级PVSQ表面,在改性膜表面构造了多层次微/纳米粗糙表面,在低表面能疏水基团乙烯基和甲氧基的共同作用下,成功实现了超疏水改性,改性膜水接触角达到159.5°,滚动角降至8.1°。以NaCl、HA和CaCl₂混合溶液为进料液,对商业PVDF膜和改性膜进行了长期直接接触式膜蒸馏(DCMD)实验,探究其抗污染性能。结果表明,改性膜适用于长期DCMD实验,并表现出比商业PVDF膜更稳定的通量,截盐率始终大于99.99%,具有良好的稳定性和抗污染性能。     

颗粒模板法制备表面具有超疏水性生漆膜

用颗粒模板法对生漆膜表面改性，将高温预固化后的漆酚膜表面覆压嵌入碳酸钙颗粒模板，待漆膜完全固化后再用酸洗除去模板，制备得到表面具有超疏水性的生漆膜。通过接触角、红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等分析方法，研究了改性漆膜表面的润湿性、化学及形态结构。结果表明，当颗粒模板粒径为3000目时，改性漆膜表面的接触角可达153.5°,表现出超疏水特性。生漆膜改性后表面的化学组成未发生变化，但其表面产生了微/亚微米级的复合多孔结构，此多孔粗糙结构是漆膜表面呈现超疏水性的原因。改性漆膜表面还显示出良好的超疏水持久性。     

硅烷偶联剂表面改性二氧化钛粒子超疏水性能

针对无机二氧化钛(TiO2)粒子在有机体系中的分散性问题,采用硅烷偶联剂KH-570对无机填料钛白粉(二氧化钛,TiO2)的表面进行有机化改性;并通过红外光谱(FTIR)、接触角测试、沉降实验、扫描电子显微镜(SEM)等手段表征表面改性TiO2粒子的结构,测试其超疏水性能,分析超疏水表面形成的机理。结果表明,经KH-570表面改性的TiO2粒子的疏水性和分散性得到明显改善,当KH-570质量分数达到15%时,表面改性的TiO2涂层与水的静态接触角达152.5°,表现出良好的超疏水性能。     

制备超疏水棉布的一种简单方法

采用较为简单的层层自组装法,先对棉布进行处理,再以改性后的Ti O2悬浮液浸泡棉布,从而达到棉布表面超疏水的效果。利用接触角测量仪对棉布进行接触角(CA)的测定,利用扫描电子显微镜对棉布表面进行表征。结果显示,采用上述方法处理后的亲水棉布表现出了良好的超疏水性,水滴在试样表面的表现接触角均大于150°,滚动角小于5°,符合超疏水表面的要求。     

基于液体门控技术的超滑铜网油-油分离研究

先采用阳极氧化法在铜网表面原位生长Cu(OH)₂纳米针来构建粗糙结构,再采用氟硅烷改性得到超疏水铜网,随后在超疏水铜网表面灌注乙二醇,形成液体门控型超滑铜网表面。利用接触角测量仪、扫描电子显微镜及X射线衍射仪分析了超疏水铜网的油接触角、水接触角、表面形貌和组成成分,并测试了灌注乙二醇的超滑铜网表面的油接触角。结果表明,超疏水铜网对水的接触角为150°,对二硫化碳的接触角为0°,对二硫化碳、石油醚和正己烷的初次油水分离效率都在90%以上,循环使用50次之后的油水分离效率仍在85%以上。灌注乙二醇的超滑铜网对上述3种有机液体的接触角均大于140°,对它们分别与乙二醇构成的油-油体系的分离效率均超过95%。     

超疏水性塑料薄膜简易制备方法研究

用相分离法,以PMMA和PS为原料制备出超疏水薄膜。SEM照片表明,薄膜具有鸟巢状多孔微纳米复合微观结构,与水的接触角可达158.1°,表现出良好的超疏水性。文中考查了不同制备条件对薄膜表面浸润性的影响,最佳制备条件为:聚合物溶液中PMMA/PS(质量比)为1/5~1/2,选择性溶剂处理时间超过10m in,选择性溶剂温度大于40℃。     

Al2O3和SiC微滤膜的疏水改性及其油固分离性能研究

以正辛基三乙氧基硅烷和乙醇分别作为改性剂和溶剂,采用接枝聚合法对平均孔径为500 nm的Al₂O₃膜和SiC膜进行疏水改性,考察了改性剂浓度、改性液温度和改性时间对膜表面疏水效果的影响,并对比了疏水改性前后两种陶瓷膜的表面性质及疏水改性后的油固分离性能,进行了反冲实验和稳定性测试。结果表明,两种陶瓷膜材料在改性剂浓度为0.2 mol·L^-1,改性液温度为40℃,改性时间为12 h时,疏水改性效果最好,得到的疏水Al₂O₃膜和SiC膜的水接触角分别为134°±1°和140°±1°,经改性后的SiC膜的疏水效果优于Al₂O₃膜。在油固分离实验中,疏水Al₂O₃膜和SiC膜均对固体炭黑有良好的截留性能,但疏水改性对SiC膜的油品通量提升更为显著,两种膜的稳态通量分别为1134 L·m^-2·h^-1和1408 L·m^-2·h^-1。反冲操作对疏水SiC膜的通量恢复更有利。     

两种环氧基硅烷偶联剂改性纤维素纳米晶体的制备及性能

为减弱纤维素纳米晶体自聚集倾向以及提高疏水性,对其表面进行了功能化修饰。首先通过酸水解制备纤维素纳米晶体(NCC),再使用2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(ES)和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(γPS)经过水解缩合反应成功接枝在其表面。通过红外光谱、X射线光电子能谱分析、热重分析、溶剂分散性测试和接触角测试对其结构和性能进行表征。结果表明,ES和γPS成功连接到NCC表面;环氧基硅烷偶联剂改性的NCC表现出良好的热稳定性,在500℃时具有更高的残余质量;改性后的NCC能够均匀稳定分散在甲苯溶剂中,非极性提高;与NCC相比,ES-NCC和γPS-NCC接触角分别增加了63.4°和57.6°,其疏水性得到改善。     

高密度聚乙烯超疏水膜疏水性能的研究

在优化高密度聚乙烯(HDPE)超疏水膜制备工艺的基础上,分别加入纳米二氧化钛(nano-TiO2)颗粒和微米级聚苯乙烯(PS)球对超疏水膜进行改性。研究表明:nano-TiO2更适宜作为HDPE超疏水膜的改性剂,当其添加量为8%时,超疏水膜的硬度显著提高且同时保持较好的超疏水特性。PS虽与HDPE相容性较好,但易在良溶剂的影响下对超疏水膜表面的微观结构产生不利影响,从而降低超疏水膜的自清洁性能。     

超疏水棉纤维制备及其选择性吸附油性溶剂的能力

以氨水为催化剂,乙醇为溶剂,通过顺序水解正硅酸乙酯(TEOS)、γ―氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和十二烷基三甲氧基硅烷(WD-10),“一锅”制得了疏水性较佳的二氧化硅微粉,而后采用简单的浸渍法将疏水二氧化硅负载于脱脂棉上制得疏水性棉纤维。通过激光粒度仪、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测量仪和扫描电子显微镜对疏水二氧化硅粉体及改性棉纤维表面性质做了表征,发现负载疏水二氧化硅粉体的脱脂棉纤维由亲水性变成了表面接触角大于150°的超疏水性;选择环己烷作为油性溶剂,研究所得超疏水棉纤维对水、环己烷、环己烷/水乳液的吸附能力,实验结果表明该疏水棉纤维对环己烷及环己烷/水乳液具有较佳的选择吸附性,其对环己烷及环己烷/水乳液的初次吸附容量分别为28.33g/g和27.42g/g,经过20次重复使用,吸附容量仍然可达到19.18 g/g和18.45 g/g。经疏水改性的棉纤维对油性溶剂或含有油性溶剂的乳液具有较好的选择吸附性,而且可重复使用性较好,在含油废水处理领域具有一定的应用前景。     

超疏水棉纤维制备及其选择性吸附油性溶剂的能力

以氨水为催化剂,乙醇为溶剂,通过顺序水解正硅酸乙酯(TEOS)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)和十二烷基三甲氧基硅烷(WD-10),"一锅"制得了疏水性较佳的SiO_2微粉,而后采用简单的浸渍法将疏水SiO_2负载于脱脂棉上制得疏水性棉纤维。通过激光粒度仪、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测量仪和扫描电子显微镜对疏水SiO_2粉体及改性棉纤维表面性质做了表征,发现负载疏水SiO_2粉体的脱脂棉纤维由亲水性变成了表面接触角大于150°的超疏水性;选择环己烷作为油性溶剂,研究所得超疏水棉纤维对水、环己烷、环己烷/水乳液的吸附能力,实验结果表明该疏水棉纤维对环己烷及环己烷/水乳液具有较佳的选择吸附性,其对环己烷及环己烷/水乳液的初次吸附容量分别为28.33g/g和27.42g/g,经过20次重复使用,吸附容量仍然可达到19.18g/g和18.45g/g。经疏水改性的棉纤维对油性溶剂或含有油性溶剂的乳液具有较好的选择吸附性,且可重复使用性较好,在含油废水处理领域具有一定的应用前景。     

超疏水棉纤维制备及其选择性吸附油性溶剂的能力

以氨水为催化剂,乙醇为溶剂,通过顺序水解正硅酸乙酯(TEOS)、γ―氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和十二烷基三甲氧基硅烷(WD-10),“一锅”制得了疏水性较佳的二氧化硅微粉,而后采用简单的浸渍法将疏水二氧化硅负载于脱脂棉上制得疏水性棉纤维。通过激光粒度仪、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测量仪和扫描电子显微镜对疏水二氧化硅粉体及改性棉纤维表面性质做了表征,发现负载疏水二氧化硅粉体的脱脂棉纤维由亲水性变成了表面接触角大于150°的超疏水性;选择环己烷作为油性溶剂,研究所得超疏水棉纤维对水、环己烷、环己烷/水乳液的吸附能力,实验结果表明该疏水棉纤维对环己烷及环己烷/水乳液具有较佳的选择吸附性,其对环己烷及环己烷/水乳液的初次吸附容量分别为28.33g/g和27.42g/g,经过20次重复使用,吸附容量仍然可达到19.18 g/g和18.45 g/g。经疏水改性的棉纤维对油性溶剂或含有油性溶剂的乳液具有较好的选择吸附性,而且可重复使用性较好,在含油废水处理领域具有一定的应用前景。     

溶胶凝胶法制备甲基三甲氧基硅烷-γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷复合超疏水涂层

以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)混合物为前驱体,通过溶胶凝胶法制备了MTMS-KH560复合超疏水涂层,研究了成分配比、溶剂用量、陈化时间和干燥温度对涂层疏水性能的影响。利用扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱仪对复合超疏水涂层的形貌和表面化学性质进行了表征。结果表明:当V(KH560)∶V(MTMS)∶V(CH3OH)=1∶4∶50时,复合超疏水涂层的接触角达到153°,并且在100~250℃热处理温度范围内,涂层的疏水性能几乎保持不变。     

超疏水不锈钢网的制备及其雾水收集性能研究

通过在不锈钢网上包覆沸石涂层并用氟硅烷改性制备出稳固的超疏水网格,并考察其雾水收集性能。水热反应时间为24 h时,水滴在改性后的不锈钢网上的接触角最大为155°,达到超疏水效果,且对水滴的粘附力低。雾水收集实验结果表明,与未处理的不锈钢网相比,超疏水网格的收集速率最大提升93%。此外超疏水网格具有良好的稳定性,分别在1 mol/L HCl、1 mol/L Na OH和3.5%Na Cl溶液中浸泡48 h后,网格仍然表现出良好的疏水与雾水收集效果;在2 000目砂纸上经60个磨损循环后,接触角仍能达到145°,雾水收集性能优异。     

基于全氟硅烷/烷基SiO2协同效应的PTFE中空纤维膜表面超疏水改性研究

在聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜表面构建超疏水结构,有利于突破其在膜蒸馏、膜吸收等疏水膜应用过程中膜润湿的技术瓶颈。以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为前驱体,水解-缩合制备疏水性烷基Si O_2纳米粒子,通过浸涂的方式将烷基Si O_2纳米粒子沉积组装到PTFE中空纤维膜表面;进一步应用全氟癸基三乙氧基硅烷对烷基Si O_2纳米粒子进行低表面能修饰,构建膜表面超疏水结构,制备具有超疏水性能的PTFE中空纤维膜。考察了烷基Si O_2纳米粒子制备时间、前驱体MTES和TEOS的体积比R、不同质量分数的全氟癸基三乙氧基硅烷溶液对PTFE中空纤维膜表面疏水性能和微孔结构的影响。结果表明,当烷基Si O_2纳米粒子制备时长为48 h,前驱体体积比R为4时,膜表面静态水接触角(WCA)出现最大值;当使用3%的全氟癸基三乙氧基硅烷溶液为表面修饰剂时,膜表面接触角最大可达154°,疏水效果达到最佳。