三聚氰胺海绵疏水改性及在油水分离领域的研究进展

海上溢油和工业油污泄漏频发,导致水体受到严重的污染破坏。随着生态文明建设的不断推进,为使受油污染的水体得到高效的清洁保护,各种油水分离材料和方法应运而生。其中,三聚氰胺海绵具有独特的三维柔性结构以及其他优异的特性,使用不同的方法对其进行疏水改性后被广泛应用于油水分离领域。本文概述了超润湿性表面油水分离的机理,讨论了三聚氰胺海绵在油水分离领域的研究进展,总结了近几年三聚氰胺海绵疏水改性的材料与方法以及改性后的一些特殊性质,如磁性、耐腐蚀性等。同时对各种材料与方法进行了分析评价,并对疏水改性三聚氰胺海绵在油水分离领域的发展方向进行了展望,为推动低成本、高性能三聚氰胺海绵疏水改性技术在含油废水处理中的应用提供了参考。

液体天然橡胶对湿法混炼制备NR/白炭黑复合材料的增容机理研究

采用液体天然橡胶(liquid natural rubber)为增容剂,基于湿法混炼工艺制备天然橡胶/白炭黑(W(NR/SiO_2))复合材料。利用FT-IR、SEM、万能拉力机分别对复合材料的微观结构、拉伸断裂形貌及力学性能进行分析,通过Mooney-Rivilin方程和界面相互作用方程对橡胶-填料界面相互作用定量计算,并探讨了LNR的增容机理。结果表明,使用LNR增容后,NR与白炭黑两相界面变得模糊,断面表现为韧性断裂;硫化胶力学性能在LNR改性后得到改善,白炭黑用量为60phr时表现最为明显,拉伸强度提高了25.73%;不同方程计算结果表明,白炭黑用量一定情况下,使用LNR增容后复合材料两相界面相互作用增强。LNR具有良好的增容效果,复合材料良好的相容性是LNR与NR和白炭黑两相同时发生作用形成增容界面的结果。

晶硅切割废料在碳化硅及其复合材料中的应用进展

光伏产业晶硅切割废料的传统回收工艺复杂且高纯硅的分离难度大、回收率低。而将废料提纯后直接制备碳化硅及其复合材料不仅方法简单、有效避开了硅难于分离的问题,且废料利用充分、制品多样化。从利用废料制备碳化硅粉体、碳化硅致密陶瓷、碳化硅多孔陶瓷、碳化硅/氮化硅复合材料、碳化硅基高温红外发射涂料以及碳化硅颗粒增强合金等方面综述了这一方向的研究进展,并基于该领域存在的一些主要问题,对未来的研究提出了几点建议。

SnO_2@rGO钠离子电池负极材料的性能分析

以改良Hummers法制备的氧化石墨(GO)为碳源,采用水热法将制备的纳米SnO_2覆载在氧化石墨表面,经球磨和热还原后得到SnO_2@r GO复合材料。利用SEM,Raman,XRD对SnO_2@r GO的形貌、组成及结构进行了表征。以SnO_2@r GO为活性物质制备钠离子电池负极,对电池的循环稳定性、库伦效率进行了测定。结果表明,纳米SnO_2较好地分布在氧化石墨层表面形成复合材料,其比表面积达到102.1 m^2/g。电化学测试显示,当电流密度为100 mA/g时,SnO_2@r GO钠离子电池比容量达到339 m A·h/g,循环100次后的电池效率还能达到98.75%。以SnO_2@r GO作为钠离子电池负极材料,可提高电池的容量保持率和循环稳定性。

生长在不同基底材料上的网纹藤壶底板形貌结构比较

通过观察在不同材质表面上黏附的网纹藤壶底板的微观结构,发现不同的基底材料对网纹藤壶底板结构有明显影响。在底板不同区域,其微观结构呈现多样化,这可能与底板处于不同形成期或与底板承担的侧壁链接、藤壶胶运输等功能有关。网纹藤壶底板结构复杂性高、可塑性强,这为藤壶适应严酷多变的海洋环境提供了必要的结构基础。

循环流化床锅炉下排气旋风分离器的研究进展

下排气旋风分离器常用于循环流化床锅炉中,起到气固分离及颗粒回收等作用。综述下排气旋风分离器的结构形式及工作原理,概括循环流化床锅炉运行过程中存在的烟气飞灰含碳量高、燃烧不稳定、烟气除尘要求高、对煤质适应性较差等问题,介绍对分离器的底锥斜面、导流体和排气管等几种结构的改进措施及气固分离效果。提出对下排气旋风分离器的优化改进应从结构改进组合应用、内构件的安装与使用、新型分离器的开发以及设备使用寿命的提高等几方面入手实施。

初始pH和碳酸氢钠对威氏海链藻生长的影响

硅藻作为一种天然、多孔、高比表面积和具有多种功能特性的生物,大规模培养以生产微纳米材料具有潜在的应用前景。实验以威氏海链藻(Thalassiosira weissflogii)为材料,分别研究了6个不同梯度的初始pH(6.0、7.0、8.0、8.5、9.0、10.0)和NaHCO3浓度(0、50、100、150、200、250 mg·L-1)对该藻的生长影响。实验结果表明,初始pH和NaHCO3都对威氏海链藻生长影响显著,该藻分别在初始pH为9、NaHCO3浓度为200mg·L-1时生长最佳,从节约成本考虑,NaHCO3浓度在100 mg·L-1时为最佳用量。威氏海链藻有较强的调节能力,培养液pH从第4天起被调整到稳定值;NaHCO3通过调节pH影响硅藻生长的作用有限,主要还是通过提供碳源促进硅藻的生长。

碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷的制备及性能研究

采用碳化硅、烧高岭土、氢氧化铝、滑石为主要原料,石墨为造孔剂制备了碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷。研究了烧结温度和烧结助剂二氧化铈对碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷气孔率和强度的影响,并分别用XRD和SEM分析晶相组成和断面显微结构表明:制备出的SiC多孔陶瓷的主相是SiC,结合相是堇青石与方石英,多孔陶瓷具有相互连通的开孔结构;在1350℃烧结,并保温3h,当造孔剂含量为15%时,碳化硅/堇青石复合多孔陶瓷性能最佳,其气孔率31.80%,相应的弯曲强度为63.74MPa。在1200℃下,添加不同含量的CeO_2,对烧结样品的相组成有影响,能够降低生成堇青石的温度,在CeO_2含量为3%的样品中,堇青石的峰最明显,但是过量的氧化铈会抑制了堇青石的生成;随着CeO_2加入量的增加,其气孔率和弯曲强度也会随之变化,1200℃下,在CeO_2加入量为4%时其弯曲强度最优。但随着CeO_2的含量的增加,其气孔率逐渐下降。

合金元素或氧化物强化W-Ni-Fe高密度合金的研究进展

为满足对高力学性能钨合金的需求,抑制钨晶粒的生长,制备细晶钨合金是发展趋势。向钨合金复合粉末中添加合金元素或氧化物,将引起细晶强化、固溶强化或弥散强化,有利于改善钨合金的强度和硬度。从添加难熔金属元素、稀土元素及其氧化物等方面入手,并结合本文作者对放电等离子烧结含Mo细晶钨合金的研究,介绍细晶高密度W-Ni-Fe合金的合金元素强化技术。最后,基于目前该领域存在的一些主要问题,对未来研究方向提出了若干建议。

多孔碳化硅/莫来石复合陶瓷的制备及性能研究

本文以SiC粉末、烧高岭土、Al(OH)3粉末为主要原料,采用添加造孔剂法制备了多孔碳化硅/莫来石复合陶瓷,研究了造孔剂、烧结助剂、温度对多孔碳化硅/莫来石复合陶瓷性能的影响,并分别用XRD和SEM分析晶相组成和断面显微结构。结果表明:随着石墨含量的增加,气孔率呈递增趋势,而抗弯强度的变化则相反。当Y2O3含量为1.5%,石墨含量为15%时,在1350℃下保温3h制备的样品抗折强度为34.31MPa,其孔隙率达到46.15%。

微弧氧化和碱处理对钛的细胞粘附和骨植入行为的影响研究

考察了微弧氧化处理和碱处理对钛表面形貌、涂层成分、羟基磷灰石沉积能力、细胞黏附、骨内植入的影响。结果表明,微弧氧化和碱复合处理后的钛表面TiO2薄膜呈现大量裂缝,表现出表面含大量OH-极性基团的纳米多孔网状结构,此微观结构和组成使材料诱导羟基磷灰石生成能力显著,利于成骨细胞黏附及繁殖,无细胞毒性,细胞兼容性好。通过植入兔股骨4和12周体内动物实验组织学切片表明,材料无毒、无刺激性,与周围组织间有良好的组织相容性,该材料植入动物骨环境中可刺激成骨,具有骨传导作用。相比下,微弧氧化和碱复合处理样品的生物相容性较为优异。

香蕉茎秆挤压脱水技术装备研究进展及改进方向

香蕉茎秆挤压脱水工艺是香蕉茎秆资源化利用的关键步骤,可以有效地降低运输成本,减轻蕉农的劳动强度,有利于提高香蕉茎秆的综合利用率。该文从介绍香蕉茎秆原料结构形态,化学成分以及蕉秆水分的存在形态出发,详细论述了国内外对高含水量的香蕉茎秆采取的脱水技术的研究现状和最新进展,指出了各种典型设备的结构特点。讨论了各种机械挤压脱水设备的实用性、优缺点及商业推广价值。指出平板压榨为间歇生产,压榨周期长;螺旋挤压脱水要求原料为粉碎性物料,物料的适应性差;轧辊式挤压脱水为连续生产,效率较高。针对香蕉茎秆体形高大质地软,纤维长的特点,确定香蕉茎秆挤压脱水技术应采取轧辊式挤压脱水工艺,提出轧辊式挤压脱水设备的开发改进建议,认为设备体积小,操作简单安全,处理量大,可靠性高是主要的研究方向。

HfO_2辅助法制备Si_3N_4纳米带及其光致发光性质

本文以氮化硅（Si3N4）和氧化铪（HfO2）为原料,在N2气氛条件下于1700℃直接热处理合成了大量的Si3N4纳米带。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等方法对样品的物相、微观结构进行了表征。结果表明：合成的Si3N4纳米带厚约50 nm,长达数百微米,纯度高且结晶好。纳米带沿α-Si3N4的[201]方向生长,属于气-固（VS）生长机制。Si3N4纳米带在360-496 nm范围内具有较强的发射峰,表明所合成的Si3N4纳米带具有优异的光致发光性质,在光电纳米器件中具有潜在的应用前景。

NaYF_4∶Yb^(3+),Tm^(3+)负载壳聚糖微球的制备及发光性质研究

采用溶剂热法合成了聚乙烯亚胺(PEI)修饰的NaYF4∶Yb3+,Tm3+纳米晶。产物具有良好的结晶性,粒径分布均匀,可稳定分散在水溶液中。通过微乳法制备了NaYF4∶Yb3+,Tm3+纳米晶负载壳聚糖微球。结果表明:纳米晶均匀地嵌在壳聚糖微球的表面壳层,球核为纯壳聚糖的交联产物。粗糙的球体表面使微球具有较好的分散性。在980 nm近红外光激发下,纳米晶负载壳聚糖微球具有良好的上转换发光特性,发光强度随纳米晶负载量的增加而增大,通过调控纳米晶的负载量可实现对纳米晶负载壳聚糖微球发光强度的调控。

升温速率对活体硅藻壳提纯的影响

选用一种舟形藻作为实验材料,研究了不同升温速率下硅藻壳的形态和成分变化。首先,对从该种硅藻得到的细胞壳进行酸洗处理,以去除金属离子和其它无机盐;之后,分别以1,3,5和7℃/min的速率将硅藻壳升温至600℃,并保温2h。然后,使用扫描电子显微镜、能量色散X射线分析和傅里叶变换红外分析3种手段对不同阶段和不同处理条件下的硅藻壳进行分析表征。实验显示:生物SiO2的含量随着升温速率的降低而升高,以1℃/min升温到600℃并保温2h的硅藻壳的SiO2含量最高,其质量分数可达到90%,并且该硅藻壳能保持完整的原始形态。结果表明:由于硅藻的生物SiO2结构具有较好的隔热性,热传导速度慢,故较快的升温速率很难使生物有机质充分分解,而过高的温度或保温时间又会对硅藻壳形态造成新的威胁。所以,较为缓慢的升温速率有益于有机质的充分去除和保证硅藻壳外观的完整性。

改性淀粉基生物降解塑料的研究进展

利用淀粉制备可生物降解的淀粉基塑料并替代传统的石化产品合成非降解塑料,对改善并解决白色污染问题有重要意义。由于淀粉本身力学性能较差,需要对其进行物理或化学改性,以提高其力学性能。本文综述了常见的改性方法有:热塑性处理,使淀粉转变为热塑性淀粉,以改善淀粉的延展性能和成膜性;将淀粉和高聚物(PVA、PLA、PBAT)共混制备的复合降解塑料,较纯淀粉基塑料成膜性能和力学性能明显改善;将淀粉与增强剂(纤维素、壳聚糖、木质素、石墨烯等)共混,产品的力学性能、阻水性能、热稳定性、透氧性、透明度等性能得以改善,成本降低;在制备淀粉基塑料的过程中添加增塑剂,可干扰淀粉分子间强的相互作用,使其柔韧性增加。淀粉基生物降解塑料作为包装材料在食品、农业、制药等行业具有广泛的应用潜力。

酸碱辅以热处理对钛表面生物活性的影响

利用先酸后碱复合处理钛表面,部分样品加热到450和700℃进行热处理,在钛表面获得不同形貌和不同晶型的TiO2薄膜。将样品浸泡于模拟体液中,观察表面HA沉积情况,并进行体外细胞毒性实验以探讨样品的生物相容性。结果表明,酸碱复合处理样品在450℃热处理后表现出最好的生物活性,主要归因于钛表面纳米级花蕊网状结构形貌。酸碱复合处理样品在700℃热处理后表现出最差的生物活性,这是因为此法处理后的样品表面呈现纳米棒晶体结构,纳米棒直径和长度均大于450℃热处理的纳米丝形貌的钛及未热处理钛,而且纳米棒紧密结合程度也高于450℃热处理及未热处理的钛,正是由于这样紧密的较大尺寸晶体结构造成其生物活性低于450℃热处理及未热处理的钛的情况。

有机防火堵料热解烟气分析及安全性评价

利用热重-红外光谱联用(TG-FTIR)、气相色谱(GC)、气相色谱-质谱(GC-MS)联用等分析测试手段对一种有机防火封堵材料热解后产生的烟气进行分析。热重-红外联用(TG-FTIR)分析表明在有氧和限氧条件下,热解产生的烟气都以二氧化碳为主要组分,原因可能是因为CO2主要来源于部分无机成分的分解和有机成分的脱羧反应,所以CO2的产生受氧气含量的影响较小。利用气相色谱和气相-质谱联用(GC-MS)技术,在对700℃有氧条件下产生的烟气进行全面的成分和含量分析后,测定出了21种气体组分,并对其中可能对火灾救援工作和周围环境产生不利影响的气体进行了安全性评价,用以表明这种有机防火堵料的使用在火灾中可能会暴露的一些潜在危害,为以后有机防火封堵材料的研发和改良提供一定的参考。

纳米SiO_2/丙烯酸酯复合乳胶粒子的调控及光吸收特性

基于纳米SiO2/丙烯酸酯单体分散液,采用半连续-饥饿态乳液聚合技术合成了纳米SiO2/丙烯酸酯复合乳液,研究了影响复合乳胶粒子大小与分布的因素及其光吸收特性。结果表明,反应温度、DNS-86用量,纳米SiO2的量均可调控粒径大小和多分散系数,SiO2用量的增加使复合粒子具有更强的紫外吸收特性。

冷冻干燥法制备晶须结构的莫来石多孔陶瓷

冷冻干燥法制备晶须结构的莫来石多孔陶瓷是一种新工艺。该工艺以Al(OH)_3、SiO_2为原料,AlF_3、V_2O_5为添加剂在1300℃条件下先制备出莫来石晶须粉料;然后将莫来石晶须粉料混合La_2O_3和聚乙烯醇配制成水基陶瓷浆料,再用冷冻干燥的方法得到莫来石多孔陶瓷。用该方法制备的莫来石多孔陶瓷由晶须构成,孔隙率高达88%,并且可以通过改变浆料的固含量来调节孔隙率。由于具有交联互锁的网络结构,该莫来石多孔陶瓷还表现出较高的抗压强度。