用于油水分离的静电纺纳米纤维膜研究进展

近年来,石油泄漏以及工业含油废水的排放对生态环境造成了严重的损害,高效节能的新型油水分离材料已成为研究热点。具有特殊亲液性的静电纺纳米纤维膜是一种可用于油水分离的新型膜材料,它具有较高的比表面积和孔隙率,既可以自发实现油水分离,又能减少能源消耗。主要介绍了超亲水疏油、超疏水亲油、智能切换亲水/亲油以及单向导油纳米纤维膜,及纤维膜的制备方法、亲液性以及油水分离过程和分离效率;并对静电纺油水分离纳米纤维膜所面临的挑战和应用前景进行了展望。     

超疏水材料制备及其在油水分离中的应用研究进展

仿生界面油水分离材料的研究主要集中在超疏水超亲油材料,其具有高吸油能力和油品回收方便快捷等特性。本文评述了近几年超疏水材料制备及其在油水分离中应用的研究进展。     

基于超润湿材料的乳液油水分离研究进展EI北大核心CSCD

在表面活性剂的作用下,油水混合物易转变为乳液,从而形成稳定的油水混合系统,给分离带来了困难。结合固体表面微观几何结构和化学组成,制备的超润湿材料为乳液油水分离提供了一个良好的平台。文中首先介绍了超润湿性的基本理论,然后综述了基于超润湿材料的乳液分离研究进展,包括分离油包水乳液的超疏水超亲油材料、处理水包油乳液的超亲水及水下超疏油材料和同时分离两种类型乳液的智能超润湿材料。最后,对该领域存在的一些问题以及未来的发展方向分别进行了总结和展望。     

低成本超疏水棉布的制备及其应用于油水混合物分离的研究

近年来因仿生界面材料特殊的表面效应,将其应用于油/水混合物高效分离领域引起了国内外研究者的极大关注。采用TiO_2和月桂酸对棉布进行表面改性,制备出超疏水/超亲油棉布,其表面水接触角高达156°,通过搭建连续分离装置,可实现油/水混合物的快速、高效、连续分离,且经过20次循环分离,分离效率仍高达94%。超疏水棉布制备工艺简单、成本低廉、环境友好,无需特殊的设备,在海上石油及有机化学品泄漏导致的水污染处理领域具有良好的应用前景。     

超浸润性可逆切换的超双疏复合海绵材料的制备及油水分离应用

通过简单的溶胶-凝胶法制备了全氟癸基三甲氧基硅烷(PFDMS)-正癸酸(DA)-TiO2溶液,经浸泡后得到PFDMS-DA-TiO2超双疏海绵.PFDMS-DA-TiO2超双疏海绵在质量分数为25wt％～28wt％的氨气诱导下,表面浸润性由超双疏切换为超亲水-空气中超疏油.利用FTIR和SEM对改性前后PFDMS-DA...     

超疏水吸油性聚二乙烯基苯的制备及其油水分离性能

在我国,水污染已经严重破坏了自然生态环境并危害人体健康,液态油类物质是其中重要的水体污染源。为解决含油污水处理过程中最重要的油水分离问题,本文采用简单易行的溶剂热法低成本合成了具有微米和纳米级粗糙结构的超疏水吸油性多孔性聚二乙烯基苯有机固体材料并对其油水分离性能进行了研究。由于其内部的亲油基链段与油分子可发生溶剂化作用,多孔性聚二乙烯基苯具有吸油速率快、容量大、再生性好,只吸油不吸水等特点,可很好地吸附脱除水中油类有机物,在油水分离方面具有很好的应用前景。     

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.     

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°,...     

基于还原氧化石墨烯的疏水亲油膜的制备及其在油水分离中的应用

通过一种简易的方法制备了基于还原氧化石墨烯的油水分离膜:首先使用简单的浸泡方法将氧化石墨烯覆盖到滤纸上,然后在180℃下加热2h,对氧化石墨烯的热处理使滤纸由亲水表面转化成疏水表面,并用X射线光电子能谱和接触角测量仪对其进行了表征。分别针对分离膜的孔径、处理温度及分离性能进行了系统研究。结果表明,制备的油水分离滤纸具有很好的稳定性和重复使用性,对不同种类的油与水的混合物的分离效率大于96%。同时,在多次重复测量及长期常温保存后仍然保持较高的通量。这种简易方法制备的油水分离材料在环境保护方面具有广阔的应用前景。     

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.     

石蜡断面超疏水机理的探究及其在油水分离方面的应用

实验发现石蜡断面具有良好的超疏水性能,石蜡断面的水滴接触角达到152.4±3°,石蜡外表面水滴接触角为108±3°.利用铜网在石蜡表面复制其断面形貌,可快速制备大面积超疏水石蜡表面,接触角高达162.4±3°,滚动角小于3°.利用此超疏水石蜡表面设计出一种自动油水分离装置,可实现油水连续分离,收集正己烷速率可达0.67mL/s.扫描电子显微镜(SEM)观察发现石蜡断面粗糙度很高且存在较多连续和非连续的晶区,而石蜡外表面较光滑.扫描差示量热仪(DSC)和X射线衍射(XRD)证明石蜡具有一定的熔限和较高的结晶度.偏光显微镜(POM)观察石蜡熔体的冷却过程,发现冷却过程中有大量不同尺寸的结晶产生.实验结果表明:石蜡断面和石蜡外表面的超疏水性差别较大的原因在于断面具有较高的粗糙度,而外表面粗糙度较低,断面的高粗糙度来自于石蜡内部存在大量的连续晶相和非晶相.当石蜡断裂时,晶相一方面充当了应力集中点,导致断面出现不规则的裂纹;另一方面,晶相充当了微纳尺度的“填料”;晶相和非晶相在断裂面的凸起也会导致断面粗糙度高.     

高分子分离膜材料及其研究进展

膜材料是膜研究的主要内容,从理论与应用两个角度对高分子分离膜材料进行阐述,先从分离膜的分离机制、分离性能及类别展开介绍,总结各类常见的高分子分离膜材料的性能特点及适用性,针对近年来高分子分离膜材料的合成和制备、改性与应用等研究成果进行概述,通过分析并总结分离膜材料的结构与性能之间的关系,对未来开发新型高分子分离膜材料作出展望。     

超疏水表面润湿理论研究进展

超疏水表面在表面自清洁、防雾防霜、防腐蚀、油水分离以及过程强化等方面具有巨大应用潜力。超疏水表面润湿理论由于涉及到表面结构的优化设计,有利于指导超疏水表面的制备,因此受到广泛关注。综述了超疏水表面润湿理论的理论基础及新进展,内容涉及到经典的Wenzel理论和Cassie理论、滚动角的计算、两种接触状态之间的转换以及微纳米分层结构的重要性等,并展望了超疏水表面润湿理论前景。     

Scalable Fabrication of Superhydrophobic Coating with Rough Coral Reef-Like Structures for Efficient Self-Cleaning and Oil-Water Separation: An Experimental and Molecular Dynamics Simulation Study

Superhydrophobic coating has a great application prospect in self-cleaning and oil-water separation but remains challenging for large-scale preparation of robust and weather-resistant superhydrophobic coatings via facile approaches. Herein, this work reports a scalable fabrication of weather-resistant superhydrophobic coating with multiscale rough coral reef-like structures by spraying the suspension containing superhydrophobic silica nanoparticles and industrial coating varnish on various substrates. The coral reef-like structures effectively improves the surface roughness and abrasion resistance. Rapid aging experiments (3000 h) and the outdoor building project application (3000 m²) show that the sprayed superhydrophobic coating exhibits excellent self-cleaning properties, weather resistance, and environmental adaptability. Moreover, the combined silica-coating varnish-polyurethane (CSCP) superhydrophobic sponge exhibits exceptional oil-water separation capabilities, selectively absorbing the oils from water up to 39 times of its own weight. Furthermore, the molecular dynamics (MD) simulation reveals that the combined effect of higher surface roughness, smaller diffusion coefficient of water molecules, and weaker electrostatic interactions between water and the surface jointly determines the superhydrophobicity of the prepared coating. This work deepens the understanding of the anti-wetting mechanism of superhydrophobic surfaces from the perspective of energetic and kinetic properties, thereby paving the way for the rational design of superhydrophobic materials and their large-scale applications.     

金属有机骨架材料在气体吸附与分离中的应用研究进展

金属有机骨架材料(MOFs)因具有超高比表面积、较大的孔隙率、多样化且可调的孔道结构及相对温和的制备条件等优势,目前已成为化学和材料等学科的研究热点之一。概述了MOFs材料的制备方法及其用于气体(含碳、含氮及含硫)吸附与分离方面的研究进展,并对其在该方面今后的发展趋势和应用前景进行了展望。     

智能材料研究进展

综述了形状记忆合金、电致变色窗户、压电材料、刺激响应聚合物凝胶以及智能粘合剂等方面的研究进展。重点介绍如何将传感、执行功能引入这些材料。     

碳质储氢材料的研究进展

碳质材料由于具备质量轻、吸氢量大等优良特性,近年来引起了学者们的广泛关注。综述了碳质储氢材料的研究进展,介绍了碳质材料的储氢机理,并就近年来研究的热点探讨了影响碳质材料储氢的各种因素。最后,对碳质储氢材料的发展前景进行了展望。     

多孔和高分散材料比表面积、孔结构标准物质研究进展

多孔和高分散材料比表面积、孔结构标准物质在相应仪器设备的校准、分析方法的确认、产品质量的控制等方面具有重要的作用。本文中简述了物理吸附法、压汞法测量多孔和高分散材料比表面积、孔结构的基本原理以及国内外相应分析测量标准的现状,重点讨论了国外多孔和高分散材料物理吸附法和压汞法比表面积、孔结构标准物质的研究现状,指出了我国相应标准物质研制存在的不足以及今后应努力的方向。