双疏膜膜蒸馏处理含有机溶剂废水的研究

采用内置双疏膜的真空膜蒸馏工艺处理N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)溶液、乙醇溶液、喷漆废水和气田采出水四种含有机溶剂的水溶液,考察双疏膜处理含有机溶剂废水的可行性.实验结果表明,双疏膜可用于NMMO溶液和气田采出水的浓缩.实验过程中,NMMO溶液质量分数由25.0%提高到46.0%,截留率高于99.9%;浓缩后的气田采出水COD高于15 000 mg/L,盐和有机物的截留率分别为99.8%和95%.19%乙醇溶液的产水中乙醇质量分数最高可达28.1%,始终高于浓水中的乙醇浓度,因此由于乙醇具有高挥发性,无法对其溶液进行浓缩;工业喷漆废水中有机溶剂2-丁氧基乙醇具有很强的表面活性剂功能,导致双疏膜被迅速浸润.本研究为双疏膜用于膜蒸馏技术浓缩有机溶剂废水提供了方向指导和实验支撑.

316L不锈钢表面抗菌双疏Ag/PFOA复合涂层的制备及其性能

采用化学刻蚀法和液相沉积法在316L不锈钢表面制备了具有抗菌性的双疏Ag/PFOA复合涂层。采用X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜和接触角测量仪对复合涂层的微观形貌和化学组成进行表征,并测试了其耐磨性能和抗菌性能。结果表明:化学刻蚀后的不锈钢表面具有凹凸不平的微纳米结构;复合涂层具有抑制大肠杆菌生长的效果,能够耐受的垂直负荷为40N,水平摩擦负荷为600N;不锈钢表面覆盖复合涂层后,疏水性和疏油性都得到了增强,在模拟真实场景中循环使用15次后,复合涂层的湿润性下降较为明显,但循环使用30次后,湿润性下降速率越来越慢。

超双疏自清洁防腐防冰涂层研究获新进展

近日,中国科学院海洋研究所在有机-无机复合杂化超双疏自清洁防腐防冰涂层研究方面取得新进展,相关成果以题为Hybrid superamphiphobic anti-corrosion coating with integrated functionalities of liquid repellency,self-cleaning,andanti-icing在国际学术期刊Journal of Materials Science&Technology(中科院一区TOP,IF=10.9)发表。论文第一作者和通讯作者为中国科学院海洋研究所特聘研究员张斌斌。研究工作得到了山东省优秀青年科学基金、中国科学院青年创新促进会和山东省联合基金重点项目资助。

陶瓷基双疏膜的制备及其氨氮废水处理性能

开发有效处理氨氮废水的高效膜技术具有重要的研究意义,本研究以尖晶石(Spinel)陶瓷膜为载体,通过二氧化硅纳米颗粒(Nano-SiO2)负载和长链氟硅烷修饰,形成低表面能和多级凹入表面结构的陶瓷基双疏膜(F-SiO2-spinel),水和油的接触角分别为163.2°±6.8°和122.4°±2.8°.进而研究了陶瓷基双疏膜在直接接触膜蒸馏过程处理氨氮废水的性能,重点探究了不同运行条件下的传质分离性能.结果表明,降低进料液温度能有效提高选择性,而提高进料液pH值对选择性和传质过程都具有促进作用.当进料液温度为30℃,pH值为12时,F-SiO2-spinel陶瓷基双疏膜的传质系数达到4.8×10-5m/s,选择性达到34.14,优于氟化陶瓷膜(F-spinel).本研究制备的陶瓷基双疏膜在氨氮废水处理应用中显示出一定的潜力,可为膜法氨氮废水的高效处理提供一种新途径.

前沿科研成果融入化工专业实验教学——超双疏防污涂层的设计制备

在传统树脂和防护型涂层材料研制的基础上,创新性的将疏水疏油防污功能型涂层材料的设计思想与研制思路引入课堂教学,利用原有实验场地和仪器,围绕水性聚合物环境友好型材料体系,基于材料体系和化学原理的创新思维,有效开展了防污功能型和环保型水性丙烯酸树脂设计合成与涂料性能研究实验教学工作,调动了学生的积极性,促进了学生创新实验能力,取得了良好的教学效果,为今后本校化学工程与工艺专业实验教学工作开展提供依据参考。

Ni-nSiO_(2)纳米复合电镀制备钢基超双疏表面探究

为了实现在钢材基体上超双疏表面的制备,同时避免破坏钢基表面的物理性质,基于Ni-nSiO_(2)纳米复合电沉积技术,提出一种在船用Q235钢材上制备超双疏表面的制备工艺。首先通过纳米复合电镀以及液相沉积法,在钢基表面构造适合超双疏性能的微纳米双重粗糙度结构,随后用十七氟癸基三甲氧基硅烷进行表面修饰。通过设计三因素正交试验,改变电镀参数(温度、时间、电流)并分析各参数对表面润湿性的影响,得到可以实现超双疏的制备工艺参数。然后通过扫描电子显微镜对制备的双疏表面的微观形貌进行分析。研究结果表明:当电流密度为12.5 A/dm^(2)、磁流搅拌速度为200 r/min、电镀时间为50 min、温度为60℃时,可制备出与水的接触角为154°、与油的接触角为151°的钢基超双疏表面。在该参数下,通过复合电沉积过程得到了微纳米粗糙形貌,结合低表面能修饰,使得表面呈现出超双疏的特性。

静电纺丝纳米纤维双疏膜油性细颗粒物过滤性能实验分析

油性细颗粒物污染正日益成为影响我国空气质量的重要问题,引起研究者们广泛关注。原料选取聚丙烯腈(PAN)、聚氨酯(PU)与含氟聚氨酯(FPU),溶剂选择N,N-二甲基甲酰胺(DMF),利用静电纺丝技术,改变含氟聚氨酯的含量,制备得到具有疏油疏水双疏性能的纳米纤维膜。纳米纤维膜的水接触角达到153.24°,油接触角达到132.45°。搭建空气过滤性能测试装置,测试纳米纤维膜对于常规颗粒物以及油性颗粒物的过滤效率,结果表明均达到98.7%以上。最后,考察纳米纤维双疏膜的过滤耐久性,通过测试其过滤效率的变化,发现纳米纤维膜具有一定的过滤耐久性。

核壳结构仿生超双疏涂层的制备及多重响应性研究

仿生超双疏涂层具有独特的表面特性,不仅能改变皮革表面的润湿状态,赋予皮革表面自清洁性能,还能增强其耐用性和舒适度。因此,研究通过溶剂热法合成了一种海胆状的核壳结构超双疏F-Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)纳米材料,并通过喷涂/旋涂方式在皮革表面构建了稳定的超双疏涂层。所得涂层可以同时排斥酸、碱和油、牛奶等污染性液体,液体接触角均大于150°,并在50次磨擦循环实验中均保持着稳定的超双疏性能,呈现出优异的耐摩擦稳定性。进一步通过紫外光照和热处理,实现了皮革表面超疏水性到超亲水性的响应性可逆切换。最终,通过外加磁场实现了纳米材料的磁响应性移动和吸附,有效地解决了纳米材料难回收的问题,在皮革自清洁领域具有应用潜力。

双疏表面的制备及性能研究新进展

表面润湿性是自然界最常见的现象之一。作为润湿的一种特殊状态,近年来双疏表面的研究已成为研究的新热点。双疏表面在疏水、疏油、防污染、自清洁、低摩擦性等方面表现出巨大的应用潜力。本文系统归纳了双疏表面的制备方法,综述了双疏表面的研究新进展,并对其今后的发展进行了展望。

超双疏耐磨PPS基涂层的制备与性能

以NH_4HCO_3为造孔剂,碳纳米管(CNTs)为纳米级纤维填料,采用简单的喷涂工艺制备出超双疏耐磨聚苯硫醚(PPS)基涂层。采用扫描电镜(SEM)、接触角测量仪分析涂层的表面形貌和疏水、疏油性能。采用定载砂纸打磨法测试双疏涂层的耐磨损性能。结果表明:造孔后的涂层表面粗糙,表面的多孔结构和CNTs构成了特殊的微纳二元复合网络结构。当NH_4HCO_3的含量为5%(质量分数)时,涂层实现超疏水和超疏油,对水、甘油和乙二醇的接触角分别为162°,158°和152°。用砂纸反复打磨10000次后,涂层表面轻微磨损,仍保持了高疏水效果,具有良好的耐磨性能。

含氟低表面能修饰的超双疏涂层制备及其性能

目的制备具有良好机械稳定性和化学稳定性的超双疏涂层材料。方法采用三种尺寸的微纳米二氧化硅和环氧树脂制成微纳米凹凸结构,在此基础上修饰低表面能的氟碳单分子层,制备超疏水超疏油涂层。分别利用扫描电子显微镜、原子力显微镜和X射线光电子能谱,对涂层表面的形貌和成分进行分析。通过接触角测量仪测试涂层表面的接触角和滚动角。经过砂纸摩擦、耐化学腐蚀和耐溶剂性能测试,分别评价超双疏涂层材料的耐磨损性和化学稳定性。结果涂层对水、乙二醇和花生油等表面张力在34~72 mN/m范围内的液体具有超疏特性。砂纸上机械摩擦5次循环后,对花生油的接触角保持在155?以上,滚动角保持在5?以下;摩擦10次循环后,对水和乙二醇的接触角均保持在154°以上,滚动角保持在2.5?以下。涂层经p H=14的碱溶液和正庚烷浸泡,168h后,对水和乙二醇仍保持超疏性能;96h后,与花生油接触角在153?以上,滚动角在10?~20?之间。结论该涂层具有良好的超疏水超疏油性能及良好的耐磨损性和化学稳定性,在工业领域具有较大的潜在应用价值。

超双疏表面的构筑及研究进展

超双疏表面拒水又拒油的特性指导着油水共存环境下材料表面的设计。本文概述了其构筑方法包括溶胶-凝胶法、自组装法、相分离法等自下而上的方法,以及刻蚀法、纳米压印法等自上而下的方法,并指出后者相比前者更易于构筑有利于形成超双疏表面的倒悬结构,但往往存在制备过程繁琐的问题。此外,文中简述了超双疏特性主要用于构建油污环境下的自清洁表面,提高表面抗黏附能力,实现油水环境下的减阻作用等,并提出可进一步探索该特性在微流控管道设计领域的应用。最后展望了该领域未来的研究重点是探索简易的制备方法来构筑超双疏表面,在确保良好超双疏特性的前提下提高其耐久性,以满足在实际环境中的应用。

聚合物低温等离子体表面双疏改性的研究现状

疏水疏油的聚合物材料广泛地应用于国防、工农业生产和日常生活,含氟低温等离子体对聚合物表面双疏改性的研究得到关注。文中总结了以降低聚合物表面能和改变表面粗糙度两方面来提高表面双疏性能的基本原理及相应的实验研究状况,阐明了含氟低温等离子体处理技术能在降低表面能的基础上改变聚合物表面粗糙度,是提高聚合物材料表面双疏性能的有效途径。最后,结合等离子体科学与技术的国内外发展情况,提出表面双疏理论需要进一步发展和完善的方面,展望我国在服装面料等离子体表面双疏改性的自主产业化及其它应用领域的发展前景。

双疏膜制备技术研究进展

双疏表面的研究是目前材料特性研究的热点之一,在分离膜领域,双疏膜的研究主要集中在膜蒸馏方面,用于处理含低表面张力液体的废水,具有分离效率高、抗污染性强和易清洁等优点.重点综述了静电纺丝法、浸涂法、喷涂法、等离子体处理等双疏膜材料的制备技术,并简要介绍了双疏膜在膜蒸馏和空气过滤领域的应用.最后,对这几类常见的双疏膜表面构筑技术的优势与不足进行了总结,并对双疏膜材料的应用和发展进行了展望.

超双疏强自洁高效能水基钻井液

基于井下岩石表面双疏理论,研发出可在岩石、滤饼和钻具等表面形成纳—微米乳突物理结构并降低表面自由能,具有'防塌、保护储集层、润滑、提速'功能的聚合物超双疏剂并对其进行性能评价。以该超双疏剂为核心,结合钻遇的地层概况,配套其他处理剂形成了超双疏强自洁高效能水基钻井液体系,并与现场用高性能水基钻井液和典型油基钻井液的性能进行对比。结果表明:超双疏强自洁高效能水基钻井液流变性更佳且高温高压滤失量与油基钻井液相当;超双疏强自洁高效能水基钻井液的抑制性和润滑性接近油基钻井液水平;体系无毒且安全环保。现场试验证明,利用该体系解决了钻井过程中井壁失稳、储集层损害和阻卡卡钻严重、钻速慢、成本高等技术难题,满足了安全、高效、经济、环保的钻井需要,与其他钻井液技术相比,同区块井下复杂情况减少82.9%,钻速提高32.8%,钻井液综合成本降低39.3%,日产量提高1.5倍以上。

尼龙织物超双疏涂层的制备及其自清洁研究

用丙烯酸六氟丁酯(HFBA)和含双键的硅树脂(SR)进行乳液共聚,以该共聚乳液对尼龙织物进行浸涂,制备出超疏水和超疏油的尼龙织物。对织物进行了红外光谱、扫描电镜分析,并研究了单体配比、浸涂次数和织物种类对织物超疏水性能和超疏油性能的影响。实验结果显示,单体质量比SR∶HFBA=5∶18,乳液浸渍3次,可以使尼龙织物表面获得超双疏性能,对水和油的接触角分别可达到152.25°和155.69°。该织物还具有较好的自清洁性能。

氟化SiO_2纳米颗粒双疏涂层的制备及性能研究

采用氟化硅烷偶联剂对合成的单分散SiO_2纳米颗粒进行表面接枝改性,并通过旋涂法将制备的氟化SiO_2颗粒沉积在硅晶基板上。采用粒径分析仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)和接触角测量仪对氟化SiO_2纳米颗粒涂层的表面形貌、化学组成、接枝密度和润湿性能进行分析表征。结果表明:氟化硅烷偶联剂在SiO_2纳米颗粒表面的接枝密度为5.94 nm^(-2);制备的氟化SiO_2纳米颗粒薄膜具备微纳米双重复合网络结构,增加了涂层表面的粗糙程度;氟化SiO_2纳米颗粒涂层展现出超疏水和强疏油性能,水和柴油在氟化SiO_2纳米颗粒薄膜上的接触角分别为158.4°和125.7°。

电化学沉积法制备超双疏铜表面

以硫酸铜和硫酸的混合液为电解液,通过电化学沉积和全氟癸硫醇修饰制备了铜基超双疏(超疏水-超疏油)表面,用扫描电子显微镜和动态接触角仪对所得样品的微观形貌和浸润性进行了分析.研究结果表明,电化学沉积后的铜样品表面具有微纳米双尺度粗糙结构,电沉积时间对疏油性能有较大影响,水和油的接触角均可达到160°以上,水滴油滴都极易滚落.

超双疏高强防护手套的研究与开发

针对高强防护手套编织工艺难度大、纱纱易产生芯纱裸露、影响织物强力和耐磨等问题,对高强防护手套的原料选择、包覆、编织和涂覆工艺进行了系统研究。分析包覆纱的受力分析及牵伸比、超喂、张力控制对包覆纱成纱质量的影响,研究了手套编织的关键工艺技术以及生态环保的超涂覆工艺技术。通过对包覆工艺参数的优化,采用手指部位的加固编织技术,以及对编织成形的手套进行双疏整理,赋予了高强防护手套良好地耐磨、防切割、超双疏性能,较好地解决了双疏高强防护手套生产工艺难题,对于企业的新产品开发及实际生产具有一定的指导作用与参考价值。

由特殊形貌基材构建的耐磨双疏表面研究进展

双疏表面因在自清洁、防污、防腐蚀等方面的应用价值而受到广泛关注。然而,双疏表面在使用过程中因机械摩擦等作用,易造成微-纳结构及双疏官能团的破坏而影响双疏性能。因此,如何提高机械稳定性能已成为双疏表面在实际应用中的关键问题。首先,介绍了基材微结构对双疏表面的影响;接着,从化学刻蚀、电化学刻蚀、激光加工、电化学沉积、压印或模板等制备方法综述了微结构基材-机械稳定双疏表面的构建;指出特殊形貌基材通过尺度较大的规整凹凸结构为附着的尺度较小的纳米粗糙表面和疏液基团提供了保护,进而实现机械稳定性;最后,总结了该领域研究存在的问题,展望了未来的发展方向。