超亲水/水下疏油高硅布的制备及其油水分离性能

以机械强度高、柔性好和耐热耐酸的高硅布(HSC)为基底,通过一步接枝法和自聚合法对其浸润性给予改性。采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作为“双面胶”接枝在其表面:一面利用静电作用沉积纳米SiO_(2)提供表面粗糙度,另一面聚合具有强亲水性的聚多巴胺(PDA),获得了超亲水/水下疏油高硅布(APTES/SiO_(2)/PDA@HSC)。研究了不同尺寸(50、300和500 nm)的SiO_(2)对油水分离性能的影响,发现随着SiO_(2)尺寸增加,分离效率逐渐降低,其中APTES/50 nm SiO_(2)/PDA@HSC的油水分离性能最好。它的水接触角为0(°),表现出明显的水下疏油性能,对汽油-水混合物分离效率为98%,滤液含油量低至37 mg/L,油水混合物通量为7184 L/(m^(2)·h),10次循环分离效率仍能达到97.4%,对花生油和泵油也有明显的油水分离效果。

水下超疏油P(NIPAm-co-TMSPMA)/SiO_(2)复合涂层的制备及性能

为制备具有水下超疏油性能的P(NIPAm-co-TMSPMA)/SiO_(2)复合涂层,通过自由基聚合制备聚合物P(NIPAm-co-TMSPMA),采用溶胶-凝胶法制备P(NIPAm-co-TMSPMA)/SiO_(2)复合溶液,采用浸渍提拉法制备P(NIPAm-co-TMSPMA)/SiO_(2)复合涂层。通过FTIR、^(1)H-NMR、GPC、热重分析、SEM、接触角仪、UV对聚合物及复合涂层进行测试分析。实验结果表明:随SiO_(2)质量分数的增加,亲水性逐渐降低,水下疏油性呈现先增大后降低的趋势;当SiO_(2)质量分数为30%时,水下油接触角为156°,涂层具有较低粘附力,表明复合涂层具有较大的水下疏油接触角和较低粘附力,表现出良好水下超疏油性能。蛋白质吸附实验结果表明:空白样品表面蛋白质吸附量为163μg/cm^(2),复合涂层表面蛋白质吸附量为82μg/cm^(2),表现出一定的抗蛋白质吸附性能。由于复合涂层具有良好的水下超疏油性、极低粘附力以及一定的抗蛋白质吸附性能,为其在生物医学领域上的应用提供了可能。

金属掺杂TiO_(2)超亲水-水下超疏油涂膜的制备及其在油水分离中的应用

工业和生活产生的含油废水不仅对环境造成污染,也对人类健康造成危害。目前所应用的大部分油水分离方法存在操作繁琐、耗时、耗能和效率低等问题。超润湿性涂膜应用于油水分离具有分离效率高、耗能低、不造成二次污染和绿色环保等优势。基于此,设计了基于TiO_(2)纳米粒子的超亲水-水下超疏油涂膜用于含油污水的分离,同时将过渡金属Fe、Cu、Mn、Co分别掺杂到涂膜中对涂膜进行改性以提高涂膜的光催化抗菌性能。结果表明:涂膜在空气中对水的接触角为0°,在水下对十六烷的接触角均大于150°,表现出良好的水下超疏油性,油水分离实验表明不管是乳化油还是非乳化油,4种涂膜的油水分离效率均能达到95%以上,抗菌实验表明掺杂金属可以有效提高涂膜的抑菌性能。

水下超疏油不锈钢网的制备及其油水分离性能研究

目的利用简便工艺,得到具有抗菌和可循环性的油水混合物高效分离用水下超疏油不锈钢网(SSM)材料。方法将酸洗预处理后的不锈钢网依次浸入羧甲基纤维素、海泡石分散液和壳聚糖季铵盐溶液中改性处理,得到可高效分离油水混合物的水下超疏油不锈钢网。利用接触角测量仪、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪等设备对改性后不锈钢网的微观形貌结构、润湿性、稳定性、抑菌性以及油水分离效果进行了测试分析。结果改性后不锈钢网表面被成功地构筑了一层具有微/纳米级结构的绿色亲水涂层,在空气中水接触角可达到0°,水下对不同油的接触角都可达到150°以上(在经酸、碱、盐溶液腐蚀浸泡8 h及物理刮擦20次后依然如此);对于不同种类的油水混合物分离效率都可达到98%以上,经过20次循环分离及酸碱盐溶液腐蚀浸泡8 h后分离效率仍大于97%,且对于金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌效果。结论通过浸涂与液相沉积方法简便环保地在不锈钢网表面构筑了具有抗菌性的水下超疏油涂层,对于多种油水混合物都表现出优异的分离性能,本研究为超亲水-水下超疏油分离材料低成本绿色简便制备提供了新的思路。

超亲水-水下超疏油聚氨酯海绵的制备及其油水分离性能研究

采用了一种简单、高效和环保的方法用于油水分离,即通过改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),以GO和壳聚糖(CS)为改性原料,以聚氨酯海绵(PU)为基体,通过两步浸渍法制备了超亲水-水下超疏油海绵(PUGO@CS)。GO的加入能够增加海绵表面的粗糙度和亲水性,CS的加入能增加海绵的亲水性和GO涂层的稳定性。改性PU具有良好的弹性性能、较好的热稳定性和吸水能力。油水分离性能测试表明,仅在依靠重力的作用下即可分离多种油水混合物,对各种油水混合物的分离效率可达95%以上;改性PU良好的可重复使用性使其在10次使用后的分离效率并未明显降低;在泵提供动外力时可实现无搅拌状态下的静态连续油水分离和搅拌状态下的动态连续油水分离;在磨损循环10次以后,改性PU仍能保持较高的油水分离性能。

PVA型超亲水-水下超疏油过滤膜油水分离性能研究

稀土萃取分离生产过程中会产生大量的含油废水亟待处理,超亲水-水下超疏油过滤膜为稀土冶炼含油废水带来了新的解决方案。以过滤棉为基材,以富含羟基的聚乙烯醇(PVA)与亲水的纳米二氧化硅溶胶为前驱体,以戊二醛为交联剂制备了PVA型超亲水-水下超疏油过滤膜。接触角测试表明,在空气介质中对水的接触角为0°,在水介质中对油的接触角为155.3°,具备优良的超亲水-水下超疏油性能。对制备的PVA型超亲水-水下超疏油过滤膜进行油水分离实验发现,3次重复实验过滤膜的平均油水分离率为97.5%,膜通量为11.89 L/(m^(2)·s),经30次油水分离循环测试,该过滤膜仍具有95.3%的油水分离率和11.06 L/(m^(2)·s)的膜通量,展现了较好的耐久性和稳定性,具有一定的工业推广应用前景。

聚多巴胺基水下超疏油涂层的制备及在油水分离领域的应用

水下超疏油是指在油、水、固三相体系中,水下油接触角>150°的表面,在油水分离、抗生物粘附、油滴操控、自清洁等领域具有良好的应用前景。聚多巴胺涂层具有良好的粘附性,可在不同的材料表面进行粘附,可对材料进一步修饰从而赋予材料表面以多种功能,因此展现了良好的应用前景。本文简单介绍了聚多巴胺涂层不同的聚合方式,重点对聚多巴胺基水下超疏油涂层的制备方法及在油水分离领域的应用进行了介绍。

超亲水-水下超疏油PVDF-g-PAA多孔膜的制备及油水分离性能

采用相反转方法制备了丙烯酸(AA)接枝的超亲水-水下超疏油聚偏氟乙烯膜(PVDF-g-PAA),通过加入一定量的聚乙烯吡咯烷酮获得可用于油水分离的多孔聚偏氟乙烯膜.多孔聚偏氟乙烯膜具有较好的抗油污染性能及较高的力学强度,可以快速高效地分离油水混合体系和乳化油水体系,分离性质稳定,多次使用后对油水混合物的分离效率在98%以上,对油水乳化液的分离效率在91%以上,可广泛应用于油水混合体系和乳化油水体系的油水分离.

水下超疏油铜网的制备及其油水分离应用研究

以铜网为基底,采用一步氧化法成功制备了水下超疏油铜网,其对油的接触角可达160°,滚动角为4°.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、接触角测试仪等对制备出的铜网表面的形貌、化学组成与浸润性等进行了表征与分析,并探讨了超疏油铜网的疏油机制、疏油性影响因素及其在油水分离中的应用.结果表明:经氧化所构筑的无定向微纳米氢氧化铜针状结构增加了铜网表面的粗糙度,氧化液浓度及铜网孔径的大小对水下疏油效果影响显著,油水分离效率受到不同水环境及油水体积比的影响,分离效率可达94%.

基于牡蛎壳制备水下超疏油海绵及其油水分离应用

通常超亲水-水下超疏油材料又称"除水"材料,具有滤水、吸水而不吸油的特性。受鱼鳞表面的羟基磷灰石以及薄层黏液等亲水性物质导致其表面具有超亲水性的启发,以废弃牡蛎壳为原材料,以纳米羟基磷灰石和原始PU海绵为构筑基元,通过简单的溶液浸渍法过程在PU海绵表面成功构筑了HAP/PDA类牡蛎壳涂层,得到了超亲水-水下超疏油HAP/PDA超亲水/水下超疏油海绵。HAP的加入能能够调控HAP粒子生长为乳突结构,增大海绵表面粗糙度,从而提高海绵表面浸润性和油水分离性能。仅在重力作用下即可分离多种油水混合液,对各种油水混合液的分离效率可达95%以上,易于清洁且具有良好的可重复利用性和机械稳定性,在10次循环使用后分离效率并未明显降低。跟泵联合使用可用于大量含油废水的分离过程。

超亲水−超疏油无机膜材料的制备及在油水分离中的应用

超亲水−超疏油无机膜材料具有抗污染能力强、环境耐受性好等优点,因而在含油废水处理领域具有较好的应用前景。介绍空气中超亲水−超疏油及超亲水−水下超疏油无机膜材料的制备理论基础,从选择膜改性材料角度出发,系统总结归纳空气中超亲水−超疏油和超亲水−水下超疏油2种无机膜材料的制备方法。制备空气中的超亲水−超疏油无机膜材料主要采用含氟材料,并构造亲水性粗糙表面,通过添加含氟材料降低膜表面能中的色散分量。构造亲水性粗糙表面的方法大多引入亲水性纳米颗粒,以增加膜表面能中的极性分量,从而获得亲水特性。制备超亲水−水下超疏油无机膜材料主要通过构造亲水性粗糙表面获得相应性能。材料的选取通常以亲水性聚合物和亲水性纳米颗粒为主。超亲水−超疏油无机膜材料大多应用于以含油废水处理与废油净化为主的环保领域,相较于“除水过油”处理方式,它具有耐油污性能好、通量高等优点。最后提出了目前该领域研究中存在的一些问题和不足之处,展望了该领域未来的发展方向。

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。

水下超疏油聚(3,4-乙烯基二氧)噻吩薄膜的制备

以离子液体溴化(1-己基-3-甲基咪唑盐)作为电解质和掺杂剂采用电化学一步法制备了微纳米复合结构的聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)薄膜,薄膜由槽内排布着纳米珠链的棒状结构组成.研究表明,通过控制电流密度的大小,可以调节棒状结构和珠状结构的平均直径.离子液体中的咪唑阳离子和对阴离子均掺杂到聚合物中,该薄膜具有可逆的电化学活性及水下超疏油特性.

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。

水下超疏油膜的制备及其水包油乳液分离性能

基于多巴胺在玻璃纤维膜表面自聚合形成聚多巴胺薄膜的特性,制备了玻璃纤维/聚多巴胺(FGs@PDA)复合过滤膜.利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、热分析仪和接触角测试仪等分析了样品的形貌、结构、化学组成、热稳定性和表面浸润性.以含甲苯、1,2-二氯苯和二苯醚的水包油乳液为模拟乳液,以含亚甲基蓝、甲基紫和二甲酚橙的水溶液为模拟染料废水,考察FGs@PDA24h分离水包油乳液和吸附去除可溶性染料的性能.接触角测试结果表明:聚多巴胺修饰的玻璃纤维膜FGs@PDA24h具有水下超疏油性能,与三氯甲烷液滴的接触角接近162°.性能测试结果表明:FGs@PDA24h对含甲苯、1,2-二氯苯和二苯醚等模拟乳液的分离效率超过98%;对含亚甲基蓝、甲基紫和二甲酚橙等模拟染料的吸附去除效率超过90%.

水下超疏油纸基材料的制备及其油水分离性能

以阔叶浆为绿色可降解的木质纤维原料,结合打浆处理和马来酸酐(MA)以及次磷酸钠(SHP)改性,制备出具有低成本、高湿强度、良好油水分离性能和可重复使用的纸基功能材料。研究结果表明:打浆处理不仅提高了纤维的比表面积以及相互之间的交联程度,同时还实现了对纸页孔结构的优化调控;以低成本的马来酸酐为表面亲水改性剂和增湿强剂,MA/SHP改性同时提高了纸页的羧基含量和湿强度,纸页的湿强度提高到原来的4倍,最大湿强度可达其干强度的48%。改性后的纸页由于亲水性的提高,对大豆油、石油醚以及正己烷的水下油接触角均大于150°,具有水下超疏油的性质,同时油水分离效率大于99.2%。打浆度60°SR、MA质量分数8%的样品(P60-8MA)对大豆油、石油醚以及正己烷的乳化油和油水混合物都具有高的分离效率(>99.2%),经循环使用10次后,P60-8MA油水分离效率始终保持在99.0%以上,通量为236~247 L/(m^(2)·h)。该高湿强度、孔径可调控的水下超疏油纸基功能材料解决了传统处理方式效率低下、处理材料难以回收等问题,实现了木质纤维的高值化利用,在含乳化油废水处理中具有广阔的应用前景。

水下超疏油自清洁TiO_2/CuO纳米结构双层改性铜网膜的制备

膜分离法是一种可高效环保处理含油污水的方法,超亲水及水下超疏油表面在膜分离法处理含油污水中具有抗污染自清洁的作用。本文利用阳极氧化法和层层自组装法制备了TiO_2/CuO纳米结构双层改性铜网膜,对其表面形貌、表面润湿性和光学性能进行了考察,制备的改性铜网具有超亲水-水下超疏油及紫外光照响应的性能。

超亲水-水下超疏油表面的研究进展

近年来,超亲水-水下超疏油表面因在生产、生活中具有重要的用途,特别是其良好的油水分离能力,而引起了研究者的广泛关注。该表面可以作为一种新的分离手段,简单、有效地分离油和水的混合物。本文将对超亲水-水下超疏油表面的研究进展作一介绍。

超亲水/水下超疏油膜的制备及油水分离性能

工业生产和频繁的溢油事故产生大量的含油废水,其高效分离依然面临全球性的挑战。具有仿生浸润特性的膜可以选择性透过水或油,分离效率高且操作简单而广泛应用于油水分离。本文通过一步浸渍法将TiO_2纳米颗粒和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)原位固化到不锈钢网上制备了具有微/纳米层级结构的超亲水/水下超疏油油水分离膜。重点考察了TiO_2/PVP涂覆液浓度(质量分数1%、3%、5%、7%、9%)对膜的浸润特性和油水分离性能的影响。实验结果表明,不同TiO_2/PVP浓度改性的膜具有超亲水/水下超疏油特性,水的接触角均为0°,在水中油的接触角达160°,油水分离效率大于99.5%。膜通量随浓度的增大先减小后增加,当质量分数为3%时膜通量最大为8422.5L/(m^2·h)。经过30次连续油水分离后,其分离效率仍大于99.5%,表明TiO_2/PVP-SS(stainlesssteel)膜有良好的耐久性和稳定性。因此,TiO_2/PVP-SS仿生特殊浸润膜材料在油水分离领域具有经济、高效、环境友好的潜在优势。

超亲水-水下超疏油镍镀层材料制备及其油水分离性能研究

目的为进一步解决油水分离材料目前存在的制备成本高、制备流程复杂和药品种类繁多的问题。方法提出一种以不锈钢网为基底,运用一步电化学沉积法制备超亲水-水下超疏油材料的方法。在电沉积的过程中,阴极表面发生还原反应生成金属Ni,通过调整制备过程中的时间、电流、温度,进一步优化参数,使阴极材料表面形成一种钟乳石状的微纳米粗糙结构。利用接触角测试仪测定其接触角,同时采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对其进行表征分析。结果制备超亲水-水下超疏油材料的最优条件为:电流0.6 A,电沉积时间23 min,温度50℃。在该条件下制备的阴极镍镀层材料,其表面在水下的油接触角(OCA)达到152°±3°,在空气中的水接触角(WCA)达到0°,表现出超亲水-水下超疏油性能。在油水分离实验中,阴极镍镀层材料对正己烷的分离效率最高,达到了99.3%,并在20次油水分离循环实验过程中保持了相对稳定的分离效率,同时表现出高效耐用的油水分离性能。结论通过一步电化学沉积法制备出的阴极镍镀层材料具备超亲水-水下超疏油性能,且高效耐用,油水分离效率稳定,同时具备制备成本较低、制备流程简单和药品使用种类少的优点。