具有水下超疏油性能的MXene高效油水分离膜

基于二维材料MXene(Ti_3C_2T_x)的化学组成和纳米片状结构,在不锈钢网上制备了具有MXene微纳结构表面的新型亲水和水下超疏油分离膜.对于不同类型的油-水混合物,该膜材料可实现重力驱动的高效油水分离,收集的水中残油量小于4 mg/L,具有高分离效率(>99. 99%),水通量高达57. 52 L·m^(-2)·s^(-1).此外,经高温处理和多种有机溶剂浸泡后MXene膜仍具有高效的油水分离性能,并表现出优异的稳定性和循环性.

功能仿生材料助力材料综合实验教学——超亲水-水下超疏油膜材料制备及性能评价

随着材料科学与技术的进步,材料综合实验课程需要不断推出适合材料理论发展的实验。基于材料表界面润湿理论,以研究材料表面结构与性能关系为主要切入点进行实验设计,通过植酸与戊二醛络合反应生成亲水性复合物,并通过抽滤方式修饰到PVDF膜表面制得超亲水-水下超疏油PVDF膜材料,采用SEM和红外光谱对改性PVDF膜材料进行表面结构和化学组成表征,采用接触角测量仪对PVDF膜改性前后的润湿性能进行评价。该实验的开设,让学生了解了材料表界面改性方法以及现代分析技术,掌握了材料结构与性能之间构效关系的分析方法,并强化了学生实验操作和数据处理能力,在提高学生的科研思维和和动手能力方面有良好效果。

纳米二氧化硅改性不锈钢网用于油水分离

以正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了硅溶胶,将硅溶胶与预沉积聚多巴胺(PDA)的不锈钢网(SSM)反应,采用分步沉积和原位生长法制备了超亲水-水下超疏油不锈钢网(SSM-PDA-SiO_(2))。采用FTIR、XRD、TG、SEM和接触角测量仪对其进行了测试。探究了硅溶胶反应时间对SSM-PDA-SiO_(2)亲水-疏油性能的影响,通过自重力驱动测试了其油水分离性能,考察了其循环分离性和力学稳定性。结果表明,PDA作为“桥梁”将纳米SiO_(2)沉积到SSM表面上,硅溶胶与SSM反应8 h制备的SSM-PDA-SiO_(2)-8具有最佳的亲水-疏油性能,水滴能在其表面60 ms内完全铺展,其对二氯甲烷等5种有机溶剂的水下油接触角在156.4°~160.9°之间,对二氯甲烷的滚动角为4.0°,表现出超亲水-水下超疏油特性。首次分离正庚烷/水的油水混合物水通量为40165 L/(m^(2)·h),分离效率99.3%,在50次分离循环时水通量为17728 L/(m^(2)·h),分离效率仍>98%。经过35次砂纸摩擦循环后,SSM-PDA-SiO_(2)-8保持了98%以上的分离效率。PDA的羟基、氨基等亲水基团提高了SSM-PDA-SiO_(2)的超亲水-水下超疏油特性,纳米SiO_(2)增加了其表面粗糙度。

超润湿性油水分离膜的研究进展

近年来,根据仿生原理,科研人员通过在材料表面构建微纳米结构成功研制出超润湿性材料,并将其用于含油污水的处理,展示出巨大的应用潜力。本文综述了以金属网、有机微滤膜为基材,改性制备超亲水/超疏油和超疏水/超亲油油水分离膜的方法;总结了这些超润湿性材料在分离含油污水方面的优势、劣势及发展现状;展望了超润湿性油水分离膜领域的发展趋势。指出,超亲水/水下超疏油膜分离材料是未来重要的研究方向。

纳米Fe_(2)O_(3)改性聚丙烯纤维膜的制备及油水分离性能研究

本文以聚多巴胺包覆聚丙烯纤维膜(PP@DA)为基膜,通过原位水热生长法制备Fe_(2)O_(3)改性PP@PDA复合膜(PP@PDA@Fe_(2)O_(3))。优化的PP@PDA@Fe_(2)O_(3)复合膜展现出超亲水/水下超疏油性。制备的复合膜具有优异的油水分离性能,分离效率达到98.4%以上,通量可达到13491L·m^(-2)·h^(-1)以上。经10次重复分离,膜的分离效率和通量没有明显降低,证明该复合膜具有良好的抗油污染性能和重复使用性能。优异的分离性能和抗污性使制备的复合膜在含油污水处理中具有广泛的应用前景。

特殊润湿性油水分离材料的研究进展

近几年,石油和有机化学品泄漏对人们的生存环境乃至生态系统造成了极为严重的损害。油水分离手段及其材料的研发已成为一个全球性的,需要众人为之努力的重要任务。受到大自然的启发,许多具有特殊润湿性的材料得以合成与发展,尤其是超疏水—超亲油、超亲水—超疏油材料已成功用于选择性油水分离,并显示出诱人的应用前景。这篇文章简要介绍了自然界的特殊浸润现象以及微—纳多级结构的制备方法;综述了以金属网、海绵、无机粉体为基材的新型油水分离材料;提出了该特殊材料存在的问题与拟解决办法;重点介绍并总结了以生物质材料如木粉、秸秆粉、滤纸、棉花、棉织物等作为基材,合成特殊润湿性油水分离生物质材料的优势与发展现状,并对该领域的研究趋势进行了展望。

羧基甜菜碱型两性离子聚氨酯水凝胶的制备及水下抗原油黏附性能

通过4-溴丁酸乙酯和N-甲基二乙醇胺之间的亲核取代反应制备得到季铵离子型二元醇.以季铵离子型二元醇与六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体为基本原料,通过聚加成反应制备得到聚氨酯预聚体.进一步经碱性水解等过程后制备得到不同水解时间的羧基甜菜碱型两性离子聚氨酯水凝胶(CBPU).结果表明,水解60 min后的羧基甜菜碱型两性离子聚氨酯水凝胶不仅具有较好的机械性能,而且对十六烷、煤油、石油醚、异辛烷甚至原油的水下油接触角(UOCA)均达160°以上,水下油黏附力均为0.该羧基甜菜碱型两性离子聚氨酯水凝胶在防油涂层、油水分离膜以及防污减阻等方面均具有重大的应用前景.

Femtosecond laser micro/nano fabrication for bioinspired superhydrophobic or underwater superoleophobic surfaces

The preparation of superhydrophobic or underwater superoleophobic interface materials has become a research hotspot because of their wide application in self-cleaning, drag reduction, oil-water separation, anti-oil pollution and so on. The unique wettability of organisms gives inspiration to design and create new interface materials. This review focuses on the recent research progress of femtosecond laser micro/nano fabrication for bioinspired superhydrophobic or underwater superoleophobic surfaces. This review starts with a presentation of the related background including the advantages of femtosecond laser and wettability theoretical basis. Then, organisms with unique wettability in nature, the preparation of superhydrophobic or underwater superoleophobic surfaces by femtosecond lasers on different materials, and their related important applications are introduced. Finally, the current challenges and future prospects with regard to this field are provided.