仿生超浸潤(rùn)金屬篩的電化學(xué)調(diào)控及其在油水分離方面的應(yīng)用.pdf

1、隨著全球工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大與人口的持續(xù)增長(zhǎng)，化工、運(yùn)輸、制革、冶金等領(lǐng)域產(chǎn)生大量的含油廢水，不僅嚴(yán)重影響了人們的健康與生活，而且還造成了不可再生資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。因此，油水分離技術(shù)的研究對(duì)于環(huán)境保護(hù)和資源回收都有著重大的意義。大自然中有許多特殊的表面，如荷葉、玫瑰花瓣、天鵝的羽毛、蝴蝶的翅膀、水蜘蛛的腿，水可以在其表面極易滾動(dòng)。人們通過(guò)向自然學(xué)習(xí)，從仿生學(xué)角度出發(fā)，對(duì)微納結(jié)構(gòu)表面特性展開(kāi)了一系列研究，并以此為啟發(fā)進(jìn)行超疏水功能材料的設(shè)計(jì)與制備

2、。仿生超浸潤(rùn)界面材料可根據(jù)水和油在其表面潤(rùn)濕性能的不同，能將油水混合物高效分離，而備受人們關(guān)注。本文分別制備了超疏水CP/SC不銹鋼網(wǎng)、水下超疏油Cu(OH)2泡沫銅和超疏水Cu(OH)2/NDM泡沫銅，并設(shè)計(jì)了油水分離裝置對(duì)其油水分離性能進(jìn)行了研究。
　　采用一種簡(jiǎn)單可控的電化學(xué)脈沖聚合法（PPM），在不銹鋼網(wǎng)基體上成功制備了同軸電纜式的具有微米/納米復(fù)合粗糙結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電聚合物膜（PANI或PPy）。再利用十八烷基酰氯（SC）進(jìn)行

3、化學(xué)修飾，獲得了水的接觸角為154°、油的接觸角為0o的超疏水/超親油CP/SC不銹鋼網(wǎng)。該超疏水不銹鋼網(wǎng)可用于分離正己烷/水、石油醚/水、汽油/水、柴油/水等油水混合物，其分離效率可高達(dá)98％以上。在重復(fù)使用25次之后（以分離正己烷/水混合物為例），其分離效率仍然高達(dá)99.9%。更重要的是，我們所制備的超疏水網(wǎng)具有優(yōu)良的機(jī)械穩(wěn)定性、自適應(yīng)性、抗氧化和抗腐蝕能力，在長(zhǎng)期暴露、超聲震蕩以及強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、氧化劑溶液中仍能夠表現(xiàn)出良好的超疏水性

4、能和高效的油水分離性能，這類(lèi)超疏水網(wǎng)的腐蝕速率相比于原不銹鋼網(wǎng)最高可降低近60倍。本次研究為目前的油水分離材料的制備提供了新的思路，所制備的超疏水CP/SC不銹鋼網(wǎng)在油水分離方面具有潛在的應(yīng)用前景。
　　通過(guò)電沉積法在泡沫銅表面制備了寶塔狀的微米銅顆粒，再經(jīng)化學(xué)氧化在其表面生成Cu(OH)2納米線，該表面的水滴接觸角為0o而水下油接觸角為165o，表現(xiàn)出優(yōu)異的超親水/水下超疏油特性。然后，利用十二烷基硫醇（NDM）對(duì) Cu(OH)

5、2泡沫銅進(jìn)行表面修飾得到超疏水/超親油Cu(OH)2/NDM泡沫銅，其水接觸角為154o，油的接觸角為0o。電沉積極大地增強(qiáng)了泡沫銅的機(jī)械強(qiáng)度，通過(guò)調(diào)整電沉積時(shí)間優(yōu)化了泡沫銅的三維孔道，電沉積時(shí)間為60分鐘的Cu(OH)2泡沫銅、Cu(OH)2/NDM泡沫銅對(duì)油水混合物的分離性能達(dá)到最優(yōu)。我們通過(guò)利用這兩種具有互補(bǔ)的潤(rùn)濕特性的Cu(OH)2、Cu(OH)2/NDM泡沫銅，設(shè)計(jì)了一種雙向式的潤(rùn)濕識(shí)別油水連續(xù)分離器?？朔藛我荒び退蛛x器半