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极端润湿性水泥涂敷网性能分析及油水分离试验研究

李淑德  
【摘要】:大量含油工业废水的排放及漏油事件的频繁发生,不仅浪费了大量的能源,也对生态环境造成了巨大的污染。如何有效解决水中的油污染问题一直是研究中的热点。利用极端润湿性材料对水和油的相反浸润性可实现高效的油水分离,但目前极端润湿性材料的制备方法普遍存在工艺复杂、生产成本较高、耐用性差和使用强酸溶液、强碱溶液、重金属溶液或聚合物溶液等问题。论文基于普通硅酸盐水泥的超亲水性及其表面的微纳米粗糙结构,采用浸涂法制备超亲水水泥涂敷网和超疏水-超亲油水泥涂敷网,并将其应用于油水分离中。主要研究工作如下:(1)研究两种极端润湿性水泥涂敷网的制备工艺;分析两种极端润湿性水泥涂敷网的润湿性、表面的微观结构和组成成分,探究其极端润湿性的形成机理;测试两种极端润湿性水泥涂敷网的机械性能和稳定性。结果表明,通过浸涂法制备的两种水泥涂敷网均具有较好的极端润湿性、机械性能和稳定性。水滴在超亲水水泥涂敷网表面能够迅速铺展并浸润,水下不同种类油滴在该表面的接触角均大于152°,且该表面对油滴的粘附性较低;超疏水-超亲油水泥涂敷网表面对水滴的接触角为154°,滚动角为6°;两种水泥涂敷网均能承受至少30次的反复弯折,且长时间储存后仍能保持较好的极端润湿性。(2)将制备的超亲水水泥涂敷网应用到过滤分离油水混合物中,研究该水泥涂敷网对不同动态黏度系数油的分离能力、不同水、水泥质量比率的水泥涂敷网的油水分离特性、该水泥涂敷网的再循环利用能力和用于恶劣条件下油水分离的能力。结果表明,该水泥涂敷网对不同动态黏度系数油的分离效率和分离纯度均较高;具有较好的再循环利用能力,可循环使用至少30次;可用于恶劣条件下的油水分离,可成功分离热水、高浓度盐溶液和强碱溶液与油的混合物;不同水、水泥质量比率的水泥涂敷网的分离速度和油的浸入压存在差异。(3)将制备的超疏水-超亲油水泥涂敷网应用到过滤分离油水混合物中,研究该水泥涂敷网分离重油/水混合物和收集轻油的方法、对不同动态黏度系数油的分离能力、再循环利用能力。结果表明,该水泥涂敷网不仅可分离重油/水混合物,也可用于轻油/水混合物的分离;该水泥涂敷网对不同动态黏度系数油的分离效率和分离纯度均较高;具有较好的再循环利用能力,可循环使用至少20次。


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