聚二甲基硅氧烷/微纳米银/聚多巴胺修饰的超疏水海绵的制备和应用

受海洋贝类生物黏附蛋白的启发,在碱性环境下利用多巴胺的自聚合性质,在聚氨酯海绵表面聚合活性聚多巴胺薄层,采用葡萄糖还原银离子进一步沉积微纳米银粒子构筑表面微纳结构,并水解聚二甲基硅氧烷前驱体对表面进行疏水改性,制备出了接触角大于150°的超疏水表面。利用接触角测定、扫描电子显微镜及能量弥散X射线谱和傅里叶红外光谱等技术手段对制备的改性海绵进行了表征,表明微纳米银粒子和硅甲基疏水基团被成功修饰到了海绵表面。改性海绵对有机溶剂和油类物质具有高选择性和高吸收性。吸收的有机溶剂和油类物质的质量能够达到其自身质量的12倍以上。饱和吸收后的海绵仅通过物理挤压即可将吸收的物质回收并使海绵恢复弹性和吸附能力,得到再生。该研究为油水分离和废油回收提供了一种经济、高效、环境友好的方案。

超疏水海绵和氧化硅的制备及复合油水分离性能研究

以正硅酸乙酯和十六烷三甲氧基硅烷的水解和缩聚反应为基础,通过一步法可制备两种不同形态的超疏水材料,即超疏水海绵和超疏水氧化硅粉末。分别利用扫描电镜(SEM)和傅里叶变化红外光谱(FT-IR)表征两种超疏水材料的表面形貌和表面官能团,分析了材料具有超疏水特性的原理,利用接触角(CA)表征了两种材料的特殊浸润性能,说明制备的两种形态材料均具有良好的超疏水-超亲油特性。且通过控制反应溶液中催化剂的浓度可调控超疏水氧化硅粉末的粒径从纳米级到微米级进行变化。同时采用两种不同形态超疏水材料进行油水分离应用,可满足在不同环境下的多样化需求,达到油水分离的最佳效果。

用于油水分离的超疏水海绵制备创新实验

基于四川大学"化学与绿色化工"双一流学科建设需求,将可用于油水分离的超疏水海绵制备设计成本科生创新教学实验。该实验用胶水负载超疏水Fe3O4纳米颗粒的方法,在海绵表面构筑稳定的微纳米结构及引入低表面能物质,制备具有超疏水和超亲油特性的海绵。通过接触角和油污吸附量表征超疏水海绵的油水分离性能。通过探究式-小班化讨论,研究不同实验条件对海绵超疏水特性的影响。该实验设计能培养学生的创新意识和化工新产品、新工艺开发的能力,提高了学生的设计和动手能力,以及团队协作能力,实现了创新性实验的教学目的。

超疏水-超亲油海绵的制备及其在水污染治理中的应用研究

为有效处理含油废水,满足环保要求,采用一锅水热法制备超疏水-超亲油PVA海绵材料(STt@PVA),其可瞬时吸收氯仿、正十六烷及汽油等黏度较低的有机溶剂,高黏度食用油的吸附时长约20 s;对正十六烷、汽油及氯仿的分离效率,依次是98%、93%、86%。且经过5次循环后,吸附正十六烷、氯仿-水混合物,分离效率均在83%以上,表明STt@PVA具有很好的油水分离性能和回收性。

柴油乳化剂改性聚氨酯海绵的油水分离性能

采用柴油乳化剂于180℃水热温度改性聚氨酯(PU)海绵,制得疏水吸油聚氨酯海绵。通过傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜和水接触角表征测试分析了改性海绵表面物化特性,考察了其油水分离性能。结果表明:改性海绵经9次压缩后有良好的弹性,可重复使用。同时,该海绵水接触角可达152.1°,具有超疏水超亲油性能,对煤油、柴油和菜籽油的吸油量可达63.95、69.81和67.62 g/g,且在不同pH值的水中具有广泛适应性,具备优良的油水分离性能。另外,经9次吸附-挤压循环后,该海绵对煤油、柴油和菜籽油的吸油量仍有其初始吸油量的97.28%、95.91%和94.53%。

超疏水苯并噁嗪-ZnO改性海绵的制备及其油水分离性能

先用腰果酚和十二胺制备苯并噁嗪(Cd-D),然后用水热法和浸涂法依次将ZnO微/纳米结构和Cd-D负载在三聚氰胺甲醛海绵(MS)表面,制备出超疏水MS(PCd-D/ZnO/MS)。当水热反应中Zn(NO_(3))_(2)浓度为0.03 mol/L、Zn(NO3)2与六次甲基四胺的摩尔比为1∶2、反应时间和温度分别为4 h和95℃时,制备出的改性MS水接触角(WCA)可达153.6°。PCd-D/ZnO/MS对有机溶剂和油类具有较高的吸附量(48.19~113.44 g/g)和极高的吸附速率。同时,聚苯并噁嗪、ZnO与MS之间产生的多种相互作用(氢键、配位键和化学键等)使表面改性结构牢固地粘附在MS骨架上,从而使PCd-D/ZnO/MS具有优异的重复使用性能。PCd-D/ZnO/MS循环使用30次后仍保持超疏水性和96.6%的吸附量,重复使用100次后其WCA可达147.3°、吸油量保持为92.6%。PCd-D/ZnO/MS在真空泵的辅助下可连续用于油水分离,分离效率高于90%。PCd-D/ZnO/MS还具有优异的耐酸、碱、盐性能,在强碱溶液中浸泡30 d后仍保持超疏水性。