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铜基底特殊浸润性双向油水分离膜的制备及应用

李冲  
【摘要】:生产生活中的油水废液的排放和石油开采中的原油泄漏,不仅会对环境带来危害也是对资源的一种浪费。为了更好地解决这一问题,人们将特殊浸润性的膜材料引入到油水分离领域。本文在铜网基底上构建微纳米结构,通过在粗糙铜网表面修饰组装功能性分子制备出具有特殊浸润性的铜网。然后,对制备所得特殊浸润性铜网进行不同的后期处理,得到了具有双向油水分离性能的膜材料。处理后的膜材料能够可控的实现不同的油水分离目的。膜材料的双向油水分离性能,使得其在油水分离领域具有更加广阔的适用范围。本文主要研究内容和结论如下:具有等离子-加热响应的特殊浸润性膜材料的制备及其在油水分离中的应用。通过探究铜网表面电沉积时间以及碱辅助氧化浸泡时间铜网的表面形貌的变化,找到了合适的电镀时间和浸泡时间的组合调控得到了具有合适孔径结构的铜网。该网膜经硫醇修饰后得到超疏水的铜网,超疏水铜网经等离子-加热处理可以实现在超疏水/超亲油-超亲水/水下超疏油两种特殊的浸润模式之间循环转变。将该网膜应用到油水分离中,不但可以简单油水混合物的可控双向分离,而且也能可控的实现油包水乳液和水包油乳液的破乳分离。具有p H响应的特殊浸润性膜材料的制备及其在油水分离中的应用。采用碱辅助氧化的方式在电沉积得到的具有适宜孔径的铜网表面生长纳米线,然后经HS(CH2)9CH3和HS(CH2)10COOH的乙醇混合溶液浸泡修饰,制备出了具有合理孔径结构的p H响应的特殊浸润性铜网,只需要改变膜材料所处环境的p H就可以实现铜网表面在超疏水/超亲油-超亲水/水下超疏油两种浸润模式之间的可逆转换。在油水分离试验中,只需要将制备所得网膜在油水分离前,用碱液润湿或者用大量去离子水冲洗就可以达到不同的油水分离目的。并且前期合理的铜网孔径结构的调控使得该p H响应的特殊浸润性双向油水分离膜,同样可以实现水包油乳液和油包水乳液的有效分离。同时具备超疏水-超亲水性能的特殊浸润性膜材料的制备及其在油水分离中的应用。将表面长有纳米线的具有合适孔径结构的铜网,经硫醇溶液修饰后制备得到超疏水的铜网。然后将该超疏水铜网一面做等离子处理后,得到了一面超疏水一面超亲水的铜网。只需要简单的翻转铜网,就可以实现在超疏水/超亲油和超亲水/水下超疏油两种不同的特殊浸润模式之间自由转换。在油水分离中,通过翻转铜网的方式不但可以实现简单油水混合物的双向分离还可以实现油包水乳液以及水包油乳液的破乳分离。


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