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.     

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-TiO₂海绵表面进行表征,分析其化学组成和表面形貌,研究了DA的体积比对PFDMS-DA-TiO₂超双疏海绵表面浸润性可逆切换效果的影响,并对其耐盐性、耐磨性及油水分离性能进行了测试。结果表明:DA的最佳体积比为5.8%,其油水分离效率与通量分别可达99.6%、4775 L/(m2·h)。PFDMS-DA-TiO₂超双疏海绵经磨损实验及在质量分数为3.5wt%的NaCl溶液中浸泡12 h后,均保持优异的超双疏性能,表现出较高的耐磨性和耐盐性。经氨气诱导,其表面浸润性在超双疏与超亲水-空气中超疏油之间可逆切换20次后,两种润湿性能仍能各自保持稳定,可用于实际工业中高效可控地分离油水混合物。      

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.     

耐腐蚀超疏水铜网的制备及其在油水分离中的应用

针对目前超疏水材料耐腐蚀差的问题,制备一种耐腐蚀的超疏水铜网,并应用于油水混合物的分离。将十八胺修饰的多壁碳纳米管与有机硅改性的水性聚氨酯相结合,喷涂到铜网制备了具有鸟巢状结构的铜基超疏水表面。结果表明,该表面呈现对水高的接触角162°和对油极低接触角0°。另外,可对石油醚/水、四氯化碳/水、甲苯/水、己烷/水、煤油/水等油水混合物高效分离,分离效率均大于93.79%,且具有良好的可循环使用性。耐腐蚀性测试结果表明,该超疏水表面分别在1mol/L的NaOH,HCl,NaCl溶液中浸泡24h后,仍可保持超疏水特性,具有优异的耐腐蚀性能。     

Vi-PDMS/S-SiO2超疏水聚酯纤维织物的制备及性能研究

目的 基于普通织物材料防水性较差的问题,制备一种具有超疏水涂层的聚酯纤维织物,并对其性能进行研究。方法 以聚酯纤维织物为基材,基于紫外光固化技术通过浸涂法,使用商用气相纳米SiO₂颗粒(S-SiO₂)、端乙烯基聚二甲基硅氧烷(Vi-PDMS)在织物表面构筑微纳粗糙结构,获得超疏水的织物。采用扫描电子显微镜、水接触角测量仪对其微观结构和疏水性能进行表征,并通过机械摩擦实验对其超疏水稳定性进行考察。结果 当Vi-PDMS和S-SiO₂质量比为1∶4时,选择交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)制备的聚酯纤维织物表面的水接触角可达到151°,滚动角可达9°;且经过40次循环摩擦后,其表面水接触角仍大于140°,具有一定的耐磨性。结论 基于紫外光固化技术,采用操作简便的浸涂法制备的聚酯纤维织物具有优异的超疏水性能和一定的耐磨性,为织物超疏水性能研究提供参考,有望应用于超疏水聚酯纤维织物领域。     

超疏水FeNi2O4/甲基丙烯酸乙烯酯-二乙烯苯共聚物多孔材料的制备及其油水分离应用

为了应对日益频发的溢油事故,实现含油水体的净化,通过高内相Pickering乳液模板法制备了FeNi₂O₄掺杂的甲基丙烯酸乙烯酯-二乙烯苯共聚物多孔材料。采用FTIR、SEM、TGA、VSM、接触角测量仪、静态压汞仪、万能试验机等对材料结构与性能进行表征与分析。结果表明,材料具有三维分级多孔结构,孔径主要分布于3 μm及6~14 μm且大孔孔径可调节。材料热稳定性好,初始热分解温度最高达300℃。FeNi₂O₄纳米粒子的引入不仅提升了乳液稳定性,也赋予材料磁响应性。材料具有良好的疏水亲油性,水接触角达151°、滚动角为5°、油接触角为0°,吸油速率快,并具有良好的重复利用性和优异的油水吸附选择性,对多种油品及有机溶剂的饱和吸附倍率达40.80~93.08 g·g?1,且保油率均在90%以上。探究了材料的孔结构调控,发现,改变乳液的内相比可以调节材料的大孔分布、孔隙率、密度、比表面积、吸油倍率和力学性能。综上说明:超疏水FeNi₂O₄/甲基丙烯酸乙烯酯-二乙烯苯共聚物多孔材料可以高效分离水中油污,对水体环境的治理与净化具有现实意义。      

具有可逆润湿性Bi2O3涂层在抗菌和油水分离中的应用

具有特殊润湿性材料的应用是近年来研究的热点.疏水改性的Bi2O3涂层在紫外-可见光光照和暗室存储的条件下可以实现超疏水-超亲水的可逆转换,本工作研究了在不同润湿性条件下Bi2O3涂层在抗菌和油水分离中的应用.结果表明,超疏水表面对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好的抗细菌黏附作用,而超亲水表面则表现出选择性的抗菌活性.在油水分离方面,超疏水表面可以阻隔水,使油通过滤网,分离效率达93％以上,而超亲水表面在预润湿处理后可以阻隔油,使水通过滤网.因而具有可逆润湿性Bi2O3涂层可作为一种智能的抗菌油水分离膜材料,在油水分离领域具有潜在的应用前景.     

离子交换可逆调控棉纤织物表面超疏油性能

采用自组装聚电解质多层膜和离子交换法调控基体表面的疏油性能。在光滑的玻璃表面上可以控制十六烷的接触角在69°和4°之间变化。在棉纤织物上,当聚电解质多层膜吸附全氟辛酸根离子时,织物表面是超疏水和超疏油的,与水的接触角达到154°,与十六烷的接触角高达150°。当全氟辛酸根离子被十二烷基硫酸根离子替代后,水的接触角没有明显的变化,在152°左右,而十六烷却能完全浸润表面,接触角为0°。通过全氟辛酸根离子和十二烷基硫酸根离子的交换,织物表面可以在超疏油和超亲油之间可逆转换,这对于拓展超疏油表面的应用都具有重要的意义。     

可控润湿性的ZnO修饰不锈钢网的制备及其油水分离性能

为了制备出具有可控润湿性的不锈钢滤网,并根据其相关特性用于研究油水分离性能,本文通过水热法在不锈钢表面生长一层氧化锌,构造微纳米粗糙度,随后用不同链长的脂肪酸改性的方法,成功制备出具有可控润湿性的不锈钢滤网。采用接触角测量仪、FTIR、SEM及XRD等分别对样品的润湿性和表面形貌及成分进行分析,采用油水分离装置表征样品的油水分离效率及重复使用性。结果表明依据不同链长的脂肪酸改性的样品出现了从超亲水到超疏水的润湿性变化,范围为0°～158°,油始终保持在0°。油水分离效率在92%～98%,重复使用50次后,仍然具有油水分离的性能。因此,制备的不锈钢滤网具有优异的油水分离性能和良好的重复使用性能。     

壳聚糖/纳米氧化钛亲水疏油改性筛网的制备及其油水分离性能

以壳聚糖、纳米氧化钛为改性原料,以不锈钢筛网为基体,通过浸渍涂覆的方法制备了系列改性筛网。采用扫描电子显微镜、接触角测量仪对改性筛网进行表征,探究了壳聚糖浓度、纳米氧化钛浓度、涂覆顺序等因素对改性筛网的水下亲水/疏油的性能的影响。结果表明,当顶层为二氧化钛且二氧化钛浓度为2%(质量分数)时,改性筛网的水下接触角和分离效率最大,分别为135°和99.02%;当顶层为壳聚糖且壳聚糖浓度为0.36wt%时,改性筛网的水下接触角和分离效率最大,分别为134°和99.29%;当二氧化钛和壳聚糖掺混时,优选壳聚糖浓度为0.09%(质量分数),二氧化钛浓度为2%(质量分数),此时改性筛网的水下接触角和分离效率达到最大,分别是138°和99.13%。制备的改性筛网具有良好的水下亲水疏油性能,可以用于油水分离。     

Fe3O4/聚二甲基硅氧烷改性胶原海绵及其油水分离性能

为发展一种原料丰富、绿色环保、易于在复杂环境中操控使用、循环使用性好的多功能油水分离用海绵材料,采用浸渍法对胶原海绵进行聚二甲基硅氧烷(PDMS)/四氧化三铁(Fe₃O₄)纳米颗粒复合改性,制备了超疏水胶原基复合海绵(Fe₃O₄/PDMS-COL),表征了改性后化学结构与微观结构的变化,研究了油水分离性能。通过接触角测量可知：当胶原(COL)浓度为10 mg/mL、PDMS浓度为15vol%时,复合海绵的水接触角为150.3°。FTIR、XPS、XRD及TG测试结果表明Fe₃O₄/PDMS与胶原海绵成功发生复合,FE-SEM观察结果表明Fe₃O₄纳米粒子的加入可有效构造表面粗糙结构。海绵可吸附多种不同类型的油相如苯、正己烷、乙酸乙酯、真空泵油、花生油等,其中对乙酸乙酯的吸附量达47 g/g,且对不同油相的分离效率在99%以上。以苯为吸附物,连续循环使用20次后,海绵的接触角与磁性均未发生明显下降。海绵还可有效分离...     

微波原位合成2D Ni-Fe MOF/硅藻土复合材料及其改性聚乙烯醇水凝胶不锈钢筛网油水分离性能

如何高效处理含油污水的问题,是如今世界科研人员共同关注的问题。聚乙烯醇(PVA)水凝胶作为高含水量及具有三维亲水网络的软材料在油水分离领域引起了广泛的关注。但是,和大多数具有超润湿性质的水凝胶一样,PVA水凝胶类油水分离材料不仅力学性能差,同时也存在化学稳定性差的问题。基于此,通过微波法制备了2D Ni-Fe金属-有机框架材料(MOF)-硅藻土(Dia)纳米材料及其PVA复合水凝胶。同时,不锈钢网经过浸泡2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA水凝胶溶液得到2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA水凝胶不锈钢筛网,表现出超亲水-水下超疏油性质。利用SEM、XPS分析2D Ni-Fe MOF-Dia及其复合水凝胶的化学组成和表面形貌。研究了2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA复合水凝胶的力学性能及2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA复合水凝胶不锈钢筛网的油水分离与乳液分离的分离效率及水通量,并对其耐盐性、耐酸耐碱性油水分离性能进行了测试。结果表明:2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA复合水凝胶具有优异的力学性能,拉伸与压缩强度分别达到1.49 MPa及0.58 MPa,同时表现出超亲水-水下超疏油性质,2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA不锈钢筛网的油水分离与乳液分离效率与通量分别可达99.2%和742.7 L·m?2·h?1。在酸性、碱性、盐性环境下均保持优异的分离效率与通量,并且在5次循环后,依旧保持稳定的分离效率与通量。      

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。     

多孔SiC陶瓷表面的超疏水改性及其对油-固体系的分离性能

以二水醋酸锌和氨水为原料,采用化学浴沉积法在平均孔径为250 nm的多孔SiC陶瓷表面构造花状ZnO微纳结构,并用正辛基三乙氧基硅烷接枝改性.考察了Zn²⁺浓度、反应温度和反应时间对沉积在多孔陶瓷表面ZnO形貌的影响,进而考察其对多孔陶瓷表面超疏水性能的影响.对比了超疏水改性前后多孔陶瓷的表面性质及其油-固分离性能.结果表明,花状ZnO在多孔SiC陶瓷表面沉积的最佳条件是：Zn²⁺浓度为75 mmol/L,反应温度为96℃,反应时间为3 h.此时硅烷接枝改性后多孔陶瓷表面超疏水效果最好,其表面水接触角和滚动接触角分别为173°±2.5°和2.5°±1°.在油-固分离实验中,超疏水多孔SiC陶瓷对固体炭黑具有良好的截留性能,当跨膜压差为0.25 MPa时,其稳态通量为498.3 L/(m²·h).与空白样相比,通量提高了53.6%.     

聚丙烯超疏水纤维膜的制备及其在油水分离中的应用

利用磁控溅射法在聚丙烯(PP)纤维膜上溅射SiO2纳米粒子,制备超疏水超亲油纤维膜,用于油水分离领域中。在PP纤维膜上溅射SiO2纳米粒子增加表面粗糙度,降低表面能达到超疏水的效果。通过调节溅射功率,改变疏水效果,当溅射功率为100W时,纤维膜的疏水性能最好,对水的接触角高达162.8±2.1°,对油的接触角为0°。更重要的是,PP-SiO2纤维膜在油水分离过程中仅仅依靠重力驱动,能够使油和水快速分离并且重复使用10次之后依然保持超疏水性,分离效率保持在90%左右,这将在工业油污和海洋溢油处理中,提供了新的材料。     

超亲水/水下超疏油膜功能材料及其研究进展

含油污水,特别是油/水乳液的分离是世界性的挑战。膜分离法由于具有分离效率高、能耗低、易于操作等特点,在油水分离领域具有较大的优势。超亲水/水下超疏油材料是"除水型"特殊润湿性材料,与超疏水-超亲油网膜相比,超亲水/水下超疏油膜在对抗有机污染和生物污染方面更具优势。超亲水/水下超疏油膜在处理含油污水过程中面临的主要问题有化学稳定性及膜污染。膜污染会导致分离效率及过滤通量下降等问题,缩短膜的使用寿命。因此,解决滤膜污染问题对污水处理至关重要。目前超亲水/水下超疏油材料改性的重点主要有三方面:提高过滤通量、抗污能力及设计合适的孔径。许多研究人员通过对疏水性基材(聚合物膜、金属筛网)进行改性以增强膜的亲水性和抗污性能,并取得了丰硕的成果。目前,聚合物膜改性方法主要分为基体改性和表面改性两种。基体改性即通过接枝共聚或共混等方法对膜进行亲水改性,然后将改性后的膜材料用于膜制备。表面改性是指对商业滤膜表面接枝极性单体或亲水单体。金属筛网常用的改性方法有化学刻蚀、表面涂覆、电化学沉积等。通过改变膜表面的化学组成和粗糙度调控滤膜的超润湿性能,从而提高膜的亲水性、分离效率和抗污性能。为了响应处理工业溢油及保护环境的要求,迫切需要开发具有高分离效率、高选择性和高稳定性的新型分离材料和技术,以应对日趋复杂的油水分离环境。本文以分离油水混合物及油水乳液的滤膜材料作为研究体系,首先介绍了超亲水/水下超疏油表面的理论基础及其构筑机理,然后从不同基材的角度介绍了油水分离功能材料的制备工艺及改性方法。本文全面综述了超亲水/水下超疏油金属网膜、聚合物膜材料和基于纳米材料的新型功能分离膜的研究进展,从润湿性、过滤通量、分离效率、抗污性能等方面综合评估了油水分离功能膜的性能,最后总结和展望了油水功能分离膜未来的发展趋势。     

多功能CeO2/纤维素纳米纤维复合超疏水涂层的制备与性能

自然界超疏水现象因独特的润湿性能被广泛关注，超疏水涂层的制备与应用尤为迫切。采用硝酸铈六水合物(Ce(NO₃)₃·6H₂O)共沉淀法于纤维素纳米纤维(CNFs)表面合成二氧化铈(CeO₂)，通过十八烷基三甲基硅氧烷(OTMS)对其进行疏水改性，喷涂构筑得到超疏水涂层。探讨了CNFs、Ce(NO₃)₃·6H₂O和OTMS不同质量比对超疏水涂层形貌和疏水性能的影响。结果表明：CNFs和Ce(NO₃)₃·6H₂O质量比为1∶5和1∶7涂层具有实现超疏水特性的微/纳结构，其中CNFs、Ce(NO₃)₃·6H₂O和OTMS质量比为1∶5∶10涂层接触角为(159.7±1.1)°，滚动角为(5.7±1.8)°，经过150°C高温处理3 h和UV照射36 h后接触角仍大于150°，同时具有良好的p H稳定性和一定的力学...     

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。     

Cu2S@SSM复合膜的制备及其油水分离性能

在含油废水处理中迫切需要具有优良化学稳定性的油水分离材料。为了在酸碱盐等复杂环境中能够有效的分离各种水包油乳液,以不锈钢网(SSM)为基底,采用电化学沉积和溶液反应相结合的方法将硫化亚铜(Cu₂S)修饰到不锈钢网表面,成功的制备了Cu₂S@SSM复合膜。制备的Cu₂S@SSM复合膜具有优异的超亲水/水下超疏油性能。对无表面活性剂和表面活性剂稳定的水包油乳液进行了一系列的油水分离实验,分别获得了高达932和361 L/(m²·h)的渗透通量以及99.78%和99.15%的分离效率。得益于Cu₂S的类光芬顿催化性能,制备的Cu₂S@SSM复合膜在可见光照射下对亚甲基蓝、罗丹明B的降解率高达99%。更重要的是Cu₂S@SSM复合膜在强酸、强碱和高盐环境中表现出优异的化学稳定性。     

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。