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。

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.

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。

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。

超疏水自清洁涂层的研究进展

建筑外墙和玻璃常常因为外界粉尘、污水等附着而影响其美观及缩短使用寿命,受"荷叶效应"的启发,并基于表面形貌和化学组成的协同效应,人们制备出了超疏水自清洁涂层将有望解决上述难题。本文重点综述近几年超疏水自清洁涂层的研究进展:从超疏水涂层到超疏油涂层,再到超疏油-超亲水涂层。最后,对超疏水自清洁涂层的未来研究进行了展望。

超亲水-超疏油硅藻土多孔陶瓷制备及其连续油水乳液分离性能

以发泡-注凝工艺所制备的硅藻土多孔陶瓷为基体,借助溶剂热法原位生成的SiO_(2)微球提高硅藻土多孔陶瓷的表面粗糙度,以Capstone FS-50(CS-50)为改性剂改变多孔陶瓷的润湿状态,制备可用于油水乳液连续分离的SiO_(2)微球和CS-50共改性的超亲水-超疏油硅藻土多孔陶瓷(SSMDPC),研究了TEOS和NH_(3)·H_(2)O加入量及CS-50溶液的浓度对所制备改性试样微观形貌、润湿性及油水分离性能的影响。研究表明:SSMDPC在空气中和水下的油接触角最高分别可达153°和158°;其最佳制备工艺条件如下:TEOS和NH_(3)·H_(2)O加入量及CS-50溶液的掺杂量分别为5%(体积分数)和2%及5%。SSMDPC对食用油/水混合液体及食用油/水乳液(5:95,质量比)的连续分离通量和分离效率分别为162.3 kg·min^(-1)·m^(-2)和98.3%、93.7 kg·min^(-1)·m^(-2)和91.3%;SSMDPC在pH=1、pH=14、1 mol/L NaCl、^(-1)96℃及200℃的条件下,仍能保持稳定的亲水疏油性,说明其在油水乳液分离方面具有广阔的应用前景。

发泡-注凝成型/表面改性制备超亲水-疏油硅藻土多孔陶瓷

先采用发泡-注凝成型法制备了硅藻土多孔陶瓷,并以此为基体,以CapstoneFS-50(CS-50)为改性剂,通过真空浸渍法制备了超亲水-疏油硅藻土多孔陶瓷,研究了烧结温度对硅藻土多孔陶瓷物相组成、显微形貌及常温物理性能及CS-50用量(质量分数)对改性硅藻土多孔陶瓷表面的油接触角及化学稳定性的影响。结果表明:随着烧结温度的升高(1 100~1 200℃),硅藻土多孔陶瓷中圆盘状硅藻土自身的多孔结构被堵塞的越来越严重,孔隙率由84.3%降至81.6%,而抗压强度从0.93 MPa增至2.01 MPa;随着CS-50用量的增大,所制备改性硅藻土多孔陶瓷的油接触角呈先增加后趋于稳定的变化趋势;当CS-50的用量为5%(质量分数)时,改性多孔陶瓷的油接触角高达138°,且其水接触角约为0°。此外,改性硅藻土多孔陶瓷在强酸、强碱以及盐腐蚀条件下,仍能保持稳定的亲水疏油性能。

单宁酸/两性离子改性油-水分离膜的制备及性能

以不锈钢网为基材,利用单宁酸对不锈钢网进行表面预处理并功能化接枝两性离子基团,制备了新型亲水和水下超疏油的单宁酸/两性离子改性油-水分离膜(TA-ZW-SSM).利用X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)及接触角测量仪等表征了其化学结构、形态和润湿性.研究结果表明,两性离子基团通过化学键接枝在单宁酸预处理的不锈钢网表面.油-水分离实验结果表明,对于不同类型的油-水混合物,本文制备的超亲水和水下超疏油特性的TA-ZW-SSM可实现重力驱动的高效油-水分离,并具有较好的化学稳定性及再循环性.

特异润湿型油水分离材料的研究进展

近年来,海上石油泄漏事故和各种含油有害污水排放日益频繁,不仅造成了严重的环境污染,同时也危及到人类健康。因此,如何高效分离油水混合物成为当前材料学领域一个亟待解决的问题和研究热点。目前,具有被油或水所选择性润湿的特异浸润性材料已被广泛应用于油水分离,它们具有高效的油水分离效果,应用前景相当广阔。综述了近年来各类新型、高效的特异润湿型油水分离材料的制备方法及其吸油能力、分离效率以及重复使用性能,总结了油水分离材料领域的研究现状及尚待解决的难点,同时也展望了该领域未来研究的热点及发展方向。

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)-TiO_(2)溶液,经浸泡后得到PFDMS-DA-TiO_(2)超双疏海绵。PFDMS-DA-TiO_(2)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-TiO_(2)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-TiO_(2)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%、4 775 L/(m^(2)·h)。PFDMS-DA-TiO_(2)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。

纳米纤维基膜材料在油水分离中的研究进展

随着工业发展和人们生活水平的提高,水污染问题越发严重。含油废水的排放不仅对经济产生影响,也会破坏和扰乱我们的生活环境和生态平衡。越来越多的研究学者正在致力于开发各种润湿性膜材料,以便将油和水实现高效分离。其中,采用静电纺丝技术制备的纳米纤维膜因具有润湿性可控、孔结构可调、比表面积大等优势被广泛应用于水净化和油水分离领域。因此,本文从润湿机理入手系统综述了静电纺丝纳米纤维膜在油水分离方面的研究进展,从常规润湿膜(超疏水膜和亲水-水下疏油膜)、特殊润湿膜(刺激响应膜和不对称润湿Janus膜)和其他多功能复合膜等方面进行归纳总结,并针对不同润湿性膜在使用过程中可能存在的问题及面临的挑战进行分析,以便更好地了解纳米纤维材料在该领域存在的局限性,为后续纳米纤维膜材料在油水分离方向的发展提供思路。

特殊润湿性膜分离材料的研究及其在油水分离中的应用

膜分离技术作为一种简单易操作、绿色且高效的方法被认为是处理含油废水的有效方法之一.通过改变不同的基底、实验条件和方法等可以合成分离效率高、耐用性强且可重复使用的油水分离膜.本文综述了近年来几种主要膜分离材料的合成技术并着重探讨了其油水分离性能与应用.