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柔性二硫化钼海绵的制备及其油水分离和吸附性能研究

高晓佳  
【摘要】:随着全球经济一体化进程,石油作为战略物资得到各国政府的重视,这使得海洋石油开采及海上石油运输得到了迅速发展。不幸的是海上原油泄漏事故经常发生,这些溢油事故如果不能得到及时处理,会导致油污不断扩散,从而对当地生态环境造成严重伤害。与此同时,工业废水和随意排放的日常化学试剂污染现有优质水资源,给自然界的自我恢复能力带来了很大挑战。如何有效净化被污染的水资源、保护环境成为了各国政府和科学家亟待解决的课题。因此,本文探索出简单有效的制备三维MoS2油水分离材料和吸附材料的方法,并研究了其油水分离性能和吸附性能。主要研究结果如下:(1)采用浸涂法将MoS2与柔性三聚氰胺甲醛海绵结合制备了MoS2超疏水超亲油海绵,通过重复浸涂干燥过程控制MoS2纳米片在海绵上的加载量,当加载量增加到8.4%时,材料接触角达到了150°±2°,具有超疏水性能。在不同的pH值和温度条件下材料的疏水性能保持高度的稳定性。材料具有较高的吸油能力,可吸收约自身重量的82-159倍的油品;经过50次吸油循环周期后,材料的吸油能力几乎保持不变;甚至在80℃的油水混合物中进行30个周期测试,其高温下油水分离性能与常温下几乎相同。进一步对材料的机械性能进行研究,经过1000次的压缩以及多次的弯曲、扭曲,材料依然可以迅速恢复其初始形态。另外,在火焰下对材料进行阻燃性测试,结果表明其具有良好的阻燃性。将MoS2超疏水超亲油海绵、导管和蠕动泵进行简单结合实现连续油水分离,上下晃动的水面并没有影响装置的油水分离效率。经过长达10 h的连续工作后该装置依然保持非常好的油水分离效果。(2)采用水热法制备MoS2,通过浸涂法将MoS2与柔性三聚氰胺甲醛海绵结合制备了MoS2吸附海绵,对其进行了XRD、拉曼、TEM、SEM表征分析。以吸附甲基橙为模型研究MoS2吸附海绵的吸附净化性能。相对于传统的粉末吸附材料而言,三维多孔吸附材料有效避免了粉末吸附材料所造成的二次污染问题,同时具有非常好的吸附净化效果,当吸附时间为12 min时,甲基橙溶液的脱色率达到了99.7%。(3)结合MoS2超疏水超亲油海绵和MoS2吸附海绵,设计了一种同时具有油水分离和吸附能力的装置,对其性能进行研究,结果表明该装置既可以高效完成油水的分离、回收,同时也可以很好的吸附可溶于水的有机物污染物,达到净化水污染的效果。


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