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超亲水氧化铝复合网的制备及其在油水分离中的研究

张立人  
【摘要】:随着工业的快速发展,特别是在矿业、纺织、石油化工等生产活动中会产生大量的含油污水,同时工业生产需要大量的能源维持,石油作为主要的能源在开采和运输过程中的泄漏事故会对水资源和生态环境造成严重污染。高效油水分离已经成为可持续发展的主要挑战之一,膜分离技术分离油水混合物具有分离效率高、操作简便等优点,有良好的商业应用潜力。具有超亲水-水下超疏油性质的油水分离网膜具有良好的抗污染能力,是实现连续高效分离的发展方向,受到了研究人员的广泛关注。论文先后采用原位生长法/焙烧(In-situ growth method/Calcination)和浸渍法/焙烧(Impregnation method/Calcination)制备了超亲水氧化铝复合网膜用于油水分离。原位生长法是通过铝粉和氢氧化钠溶液在不锈钢烧结毡上一步反应制得氢氧化铝复合网膜,再通过焙烧转化为氧化铝复合网膜。探究了原位生长法的制备条件尤其是溶液pH对于负载量的影响,利用FT-IR、XPS、XRD、SEM和接触角测量仪表征网膜的化学组成、微观形貌、负载厚度和表面润湿性。原位生长法制备的氧化铝复合网膜具有超亲水-水下超疏油性质,能够高效分离多种油水混合物。浸渍法是通过将不锈钢网在饱和硝酸铝溶液中多次浸渍/烘干后制得硝酸铝复合网,再经过焙烧转化为氧化铝复合网。探究了浸渍/烘干次数对于负载量的影响,利用FT-IR、XPS、XRD、SEM和接触角测量仪表征网膜的化学组成、微观形貌、负载厚度和表面润湿性。浸渍法制备的氧化铝复合网具有超亲水-水下超疏油性,能有效分离多种油水混合物。将两种方法制备的氧化铝复合网膜用于油水分离,使用多种油-水混合物表征氧化铝复合网的分离性能,结果表明制备的氧化铝复合网对于低含量和高含量油水混合物均表现出高的分离效率。测试了氧化铝复合网的可循环性能,氧化铝复合网膜能够在室温下和高温下均具有良好的稳定性,此外复合网膜通过分离石油醚-盐水(1 mol/L NaCl溶液)混合物模拟污染海水分离,分离效率达到99%以上。在此基础上进一步测试了网膜的连续分离性能,将氧化铝复合网与连续分离装置结合起来,能够连续12小时稳定分离88.7 L石油醚-水混合物,并且分离效率稳定在99.8%以上。


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