超疏水铜网的低成本制备及油水分离应用研究

以铜网为基底,采用氧化法构筑微纳米粗糙结构表面,并用廉价无氟低表面能物质硬脂酸进行修饰,制备了具有超疏水特性的铜网。考察了制备条件对铜网疏水性能的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、接触角测试仪等对所得超疏水铜网表面的形貌、化学组成及浸润性等进行表征,同时探讨超疏水铜网在油水分离中的应用效果。结果表明,所制备的铜网表面具有超疏水特性,接触角为155°,成功应用于油水混合液的分离,油水分离效率达到了95.17%。     

电沉积法制备仿生超疏水滤网及其油水分离性能

采用电沉积法在铜网表面制备铜镀层,然后经硬脂酸修饰制得具有仿生超疏水性能的滤网。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、接触角测试仪等对试样的形貌、组成及润湿性等进行表征与分析,探讨电镀时间、电流密度和修饰时间等工艺参数对滤网浸润性的影响,并对制备的仿生超疏水滤网的油水分离性能进行研究。结果表明,铜镀层的微纳米突起结构和硬脂酸修饰的协同作用赋予铜网良好的超疏水性能,其接触角高达165°。该滤网油水分离性能优良,对不同种类油水混合物分离效率高达98%,且反复使用15次后仍能达到90%以上的分离效率。     

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%。     

超亲水/水下超疏油铜基网膜的制备及油水分离实验

本文以紫铜网为基底,通过溶液浸泡法制备了具有超亲水/水下超疏油性质的油水分离网膜。通过扫描电子显微镜分析铜网的表面形态,图像显示网膜表面均匀生长着密集分布的树枝状微米线粗糙结构,径向排列,层层堆叠。通过接触角测量仪分析润湿性质,水滴在铜网表面的接触角为0°,水中的油滴接触角大于155°,说明铜网在空气中具有超亲水性,在水下具有超疏油性。通过油水分离实验,发现铜网仅在重力作用下即可高效分离不同种类的油水混合液,分离效率超过90%。网膜可重复使用,易于清洁。     

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。     

SiO_2/ZnO复合薄膜改性及二甲基二氯硅烷修饰的搪瓷表面疏水性能研究

采用水热法,通过反应釜中高温高压在搪瓷表面制备了SiO_2/ZnO复合薄膜。研究了不同反应温度、水热时间与溶胶配比对其疏水性能的影响。利用SEM、红外光谱仪、全自动视频微观接触角测量仪分析了薄膜的微观结构与性能,最后对搪瓷表面进行光泽度、白度、耐酸度的测试。结果表明,反应温度在220℃,水热时间为14 h,SiO_2溶胶与ZnO溶液配比为1∶1时制备的SiO_2/ZnO复合薄膜,经过DDS修饰疏水性能最优,接触角达到150.3°。SiO_2/ZnO复合薄膜对搪瓷的光泽度与白度基本没有影响,不影响表面实际观感,同时搪瓷表面耐酸性为一级。     

油水分离材料的制备及应用

采用电化学沉积法,以金属铜网为基底,制备出具有油水分离性能的网膜。研究发现,相比于超疏水-超亲油性铜网,超亲水-水下超疏油性铜网不但制备过程简单,而且还具有油水分离速度快、分离效果好和可多次重复使用的特点。     

超疏水超亲油玻璃纤维过滤膜的制备及其乳化水分离效率

通过溶胶-凝胶法,以MTES(甲基三乙氧基硅烷)为前驱体,在玻璃纤维(玻纤)过滤膜表面直接进行水解缩合反应,制备具有高效油水分离功能的玻纤过滤膜材料。通过扫描电子显微镜和红外光谱分析MTES处理前后玻纤过滤膜的微观形貌与表面组成的变化,并通过接触角仪测试玻纤过滤膜的接触角,采用Karl Fischer水分仪测试玻纤过滤膜的油水分离效率。结果表明:经过MTES处理后,玻纤过滤膜的微观孔隙结构不变,而纤维表面布满疏水亲油的–CH3基团和纳米凸起结构,处理后的玻纤过滤膜有超疏水超亲油性能,玻纤过滤膜对乳化水的油水分离效率可以达到96.09%。     

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。     

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。     

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。     

磁性超疏水聚氨酯海绵的制备及其性能研究

随着世界工业化进程的不断推进,各个产业含油污水排放量日益增加,严重破坏生态系统。近年来,由于超疏水材料特殊的表面效应,将其应用于油水混合物的分离领域已成为研究的热点。采用浸渍法对聚氨酯海绵表面进行疏水改性,通过对四种主要因素考察,优选出最佳制备工艺:将0.1 g纳米Fe_3O_4超声分散于海绵表面,再用4%(wt)的硬脂酸溶液对其进行表面改性18 h,经90℃热处理6 h后即可得到磁性超疏水海绵。该材料水接触角高达158°,且可通过磁铁进行回收和驱动,在油水混合物的连续分离中表现出优异的性能,对开发新型油水分离材料具有重要的研究意义和实用价值。     

室温下ZnO超疏水表面的制备及油水分离性能

利用简便的液相法,在室温下于不锈钢网上沉积ZnO纳米片和纳米花粗糙结构,接着通过浸渍法修饰低表面能物质硬脂酸,制备了超疏水不锈钢网。对沉积后的不锈钢网表面形貌、晶体结构、润湿性能、耐磨性能、油水分离性能等进行表征与测定。结果表明,该不锈钢网表面由纳米片和纳米花组成的微纳米结构ZnO构成,具有超疏水性,水接触角161 °;油水分离效率达98%,循环使用20次后分离效率仍保持在95.5%以上;具有良好的机械耐磨性,在高盐环境中表现出化学稳定性。     

铝合金基体上超疏水表面的制备

采用简单化学刻蚀的方法制备出多晶铝合金基体上的超疏水表面.刻蚀后的铝合金表面经过氟化处理后具有了超疏水的性质,水滴与表面的接触角达到156°,接触角滞后为5°.通过对表面进行扫描电镜分析可知,超疏水铝合金表面上具有了由长方体状的凸台和凹坑构成的深浅相间的微纳米结构,这些微纳米结构相互连通形成凹凸不平的“迷宫”结构,这种结构经氟化修饰后,可捕获空气,形成水与基底之间的气垫,对表面超疏水性的产生起到了关键的作用.文中对铝合金基体上的超疏水现象以Cassie 理论进行了分析,结果表明,水与表面形成了非均匀接触,约12%的面积是水滴和基体接触,而有约88%的面积是水滴和空气接触.研究中考查了不同刻蚀时间以及不同刻蚀液浓度对表面疏水效果的影响.最佳制备条件为:盐酸溶液浓度为4.0 molL1,刻蚀时间为12 min.     

荷叶表面微观结构的探究及超疏水铜的制备和表征

采用光学显微镜和原子力显微镜对荷叶结构进行观测,了解荷叶的微观结构及超疏水的原因。采用简单便捷的方法制备出了具有不同黏附性能的超疏水表面。通过控制氨气对金属铜表面的腐蚀时间,制备了超疏水表面铜。利用低表面能氟硅烷修饰后,表面表现出超疏水特性,接触角均大于100°。     

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。     

室温下ZnO超疏水表面的制备及其油水分离性能

利用简便的液相法,在室温下于不锈钢网上沉积ZnO纳米片和纳米花粗糙结构,接着通过浸渍硬脂酸制备了超疏水不锈钢网.对沉积后的不锈钢网表面形貌、晶体结构、润湿性能、耐磨性能、油水分离性能等进行表征与测定.结果表明,该不锈钢网表面由纳米片和纳米花组成的微纳米结构ZnO构成,具有超疏水性,水接触角为161°;油水分离效率达98...     

静电植绒法制备超疏水表面研究

利用静电植绒技术在纺织纤维表面构建粗糙结构,结合聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面修饰,制备超疏水表面。利用接触角测试仪、马丁戴尔摩擦仪、扫描电镜对材料表面形貌与疏水性能进行测试与表征。结果表明,经PDMS修饰的植绒织物具有超疏水性,其与水滴的静态接触角达150°以上。利用静电植绒技术制备的超疏水表面具有良好的耐磨性,其中绒毛长度为0.6 mm时具有最佳的疏水、耐磨性能。     

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。     

置换反应制备锌表面超疏水薄膜

利用硫酸铜与锌的置换反应,在锌片表面生成具有微纳米结构的铜,制备锌表面超疏水薄膜。研究了硫酸的加入、硫酸铜浓度和反应时间对微纳米结构及疏水性能的影响。使用扫描电子显微镜(SEM)对表面结构进行了表征。使用接触角测量仪测量了疏水性。结果显示,在最优条件下接触角可达到154°,滚动角可达到6°。该超疏水薄膜具有一定的防腐蚀性。