水下超疏油铜网的制备及其油水分离应用研究

以铜网为基底,采用一步氧化法成功制备了水下超疏油铜网,其对油的接触角可达160°,滚动角为4°.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、接触角测试仪等对制备出的铜网表面的形貌、化学组成与浸润性等进行了表征与分析,并探讨了超疏油铜网的疏油机制、疏油性影响因素及其在油水分离中的应用.结果表明:经氧化所构筑的无定向微纳米氢氧化铜针状结构增加了铜网表面的粗糙度,氧化液浓度及铜网孔径的大小对水下疏油效果影响显著,油水分离效率受到不同水环境及油水体积比的影响,分离效率可达94%.     

超亲水-疏油材料TiO2-F/SiO2/F-PEG油水分离性能的研究

表面功能性材料广泛应用于金属防腐、油水分离、自清洁、防覆冰、除雾等领域。通过加成方法合成了TiO_2-F/SiO_2/F-PEG材料,具有超亲水-疏油性能、良好的耐温性和耐酸碱性,并采用接触角测量仪(CA)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)和X射线电子能谱分析(XPS)对涂层材料的表面物理化学性质进行表征。研究结果表明:TiO_2-F/SiO_2/F-PEG,在空气中具有超亲水性(θwater≈0°),在空气或水中具有超疏油性(θoil,in air≈146°,θoil,under water≈164°),具有良好的亲水疏油性能;在室温和重力驱动下,油水分离效率达到99%,涂层经过20次循环使用,油水分离效率不低于98%。     

涂层法制备超疏水表面及在油水分离中的应用

采用涂层法,以含硅聚四氟乙烯为成膜物质,以疏水纳米SiO2为填料,成功制备出含有微/纳米复合结构的超疏水表面.系统研究了疏水纳米SiO2和低表面能物质的含量与涂层表面水接触角的关系.采用接触角测量仪和扫描电子显微镜(SEM)分别对涂层的水接触角和表面形貌进行表征,根据国家标准分别对涂层厚度、硬度和结合力进行测试.在最佳制备条件下,该超疏水涂层水接触角153.5°,涂层厚度22μm,涂层硬度4H,结合力1级.该超疏水涂层具有自清洁及良好的油水分离性能.     

电化学沉积法制备超疏水镍薄膜

通过电镀方法在铜基体表面制备出了粗糙镍表面,SEM照片显示镍层呈现纳米针状结构,接触角测试表明水在其表面接触角约为112°,调节电镀时间,增大纳米针尺寸并不能实现超疏水性.在针状镍表面继续施加化学镀,对微结构进行修饰,SEM照片显示当化学镀达到1min时,纳米针尖被球冠状结构所代替,水在表面接触角增至152.3°,这表明镍表面成功地从疏水性转变成了超疏水性.     

超疏水吲哚基超分子聚集体制备及其在油水分离中的应用

可循环再生的多孔吸附剂是含油废水处理中最具发展前景的吸油材料。以制备的3,3'-((4-氨基苯基)亚甲基)双(1H-吲哚)(DINA)为原料,与色胺和甲醛反应并通过冷冻干燥成功制备了一种超疏水吲哚基超分子聚集体多孔材料(TDINA),利用红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)表征了多孔材料的结构和形貌,研究了材料的疏水性能、吸附性能和循环利用性能。结果表明:TDINA材料具有有效的油水分离功能和较高的油吸附容量,水接触角为151.8°,油吸附量可达55.03 g/g,油水混合物的分离效率高达99.9%; TDINA材料具有出色的可回收性和再生性。     

超疏水/超亲油RGO/TiO2@MS海绵的制备及油水分离性能

文章采用浸渍法制备一种表面柔软的超疏水/超亲油还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide, RGO)/二氧化钛(TiO₂)三聚氰胺海绵(melamine sponge, MS)(RGO/TiO₂@MS),可实现油水的高性能和高效率分离。RGO/TiO₂纳米复合材料与MS的结合赋予两亲性MS超疏水和超亲油性能(水接触角152°、油接触角0°),实现三维MS材料有效、快速的油水分离，其油水分离效率高于99.5%,有良好的机械稳定性、化学稳定性和持久的抗污染能力。此外，在使用RGO/TiO₂@MS三维材料对以正已烷为模型油的油水乳液进行油水分离中，重复吸油—挤压—吸油步骤100次后，RGO/TiO₂@MS三维材料仍然具有优异的油水选择性，且分离效率仍可达95%以上，因此该材料具备可循环利用的优点。研究结果表明，RGO/TiO₂@MS是一种技术简单、可以快速生产、可重复性高的超疏水/超亲油三维新型油水分离材料，同时具备经济性和环境友好性，可在实际...     

泡沫铜纳米针超疏水表面电化学构建技术及其油水分离特性

采用电化学氧化法,在泡沫铜多孔材料表面构建了纳米针结构.利用扫描电子显微、X射线衍射图谱分析及油水测试方法研究了电流密度对表面微观形貌、组成成分、润湿性和油水分离特性的影响.结果表明,增大电流密度可促进Cu(OH)2纳米针绒毛状微米团簇的生成,形成微纳复合结构,使超浸润性和油水分离特性明显提高.当电流密度为6 m A/cm2时,泡沫铜表面具有微纳复合结构.表面经改性后,水滴的静态接触角为161°,滚动角为7.2°,油滴则在表面完全润湿铺展,油水分离效率高达98%.同时,此改性表面显示出良好的抗水冲击性和耐水压性.     

仿生制备氧化锌纳米棒阵列超疏水表面

通过模仿荷叶表面微观结构和表面化学成分的方法,以玻璃为基底在溶液中生长ZnO纳米棒并经表面低自由能化修饰,从而成功制备了ZnO纳米棒阵列超疏水表面.经接触角测量仪表征,该超疏水表面静态水接触角为156°,扫描电镜分析表明所制备的ZnO纳米棒均具有100 nm左右的直径,这种微纳米的复合结构是赋予材料表面超疏水性能的主要因素.最后采用Cassie模型对该超疏水表面的超疏水性能进行了理论分析.     

基于静电纺丝的高效油水分离膜装置

采用静电纺丝技术在多孔聚乙烯瓶上沉积聚丙烯腈(PAN)纤维膜,制备了具有高效油水分离性能的分离膜装置。利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FITR)和接触角测试对PAN纤维膜的形貌、表面官能团、亲疏水性进行了表征,并通过吸油实验、油水分离实验评价了分离膜装置对不同油类的吸收性能及不同油水混合物的分离能力。结果表明分离膜装置表面的PAN纤维膜具有大量孔结构和表面亲油疏水特性,其赋予该分离膜装置优异的油水分离性能,对多种油水混合物实现近100%分离,且循环分离稳定性好。分离膜装置内部的多孔聚乙烯瓶为分离膜装置表面PAN纤维提供了有效力学支撑,同时可作为收集器存储经膜分离的油或水。分离完成后可利用适宜的除油剂清洗、再生,再生后的分离膜装置结构完整,仍能保持很高分离效率。     

木材表面SiO2/环氧树脂/氟硅烷复合超疏水膜的构建

【目的】为获得具有良好机械耐磨性的超疏水木材,构建了木材表面SiO₂/环氧树脂/氟硅烷复合超疏水膜。【方法】采用两步法在木材表面构建有机/无机复合超疏水涂层,在木材基底预置透明环氧树脂底层以覆盖木材表面天然微沟槽结构,然后构建SiO₂/环氧树脂/氟硅烷(FAS)复合超疏水薄膜。采用场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜以及傅里叶红外光谱仪对超疏水涂层的微观形貌和化学组成进行表征,并测试其疏水、疏油和机械耐磨性能。【结果】木材表面复合超疏水涂层具有精细的微/纳米二元粗糙结构,该结构协同低表面能物质FAS,使木材表面不仅具有良好的超疏水性能(水静态接触角为153°,滚动角低于4°),而且疏油(乙二醇接触角为146°,滚动角低于11°); 经砂纸多次磨擦后木材表面水接触角和滚动角基本不变,超疏水性能保持稳定,超疏水涂层的微纳米结构及疏水物质依然保留,表现出良好的机械耐磨性。【结论】有机/无机复合超疏水涂层体系中,环氧树脂由于黏结作用使得SiO₂纳米粒子与木材基底形成牢固的结合,从而赋予涂层良好的机械稳定性。     

基于岩棉的超亲水/水下疏油过滤材料的制备及在油水分离中的应用

文章以岩棉为基质，通过一步光引发聚合方法在岩棉纤维表面引入亲水性聚丙烯酰胺，成功制备了油水分离材料。聚丙烯酰胺改性后的岩棉为超亲水/水下超疏油性质，可以有效分离汽油、植物油等各种油品与水的混合物。分离过程中，分离效率在97%以上，分离通量超过15×10³ L/(m²·h)。考虑到高效率、低价格以及易制备等特点，基于岩棉的该过滤材料在现实中的油水分离领域具有广阔的应用前景。     

油水乳化液在复合疏水网膜上破乳与分离实验研究

油水分离对于采油、炼油,以及含油废水的处理有着重要的意义.以不锈钢丝网为基底,采用喷涂-高温塑化的方法复合聚苯硫醚-聚四氟乙烯(PPS-PTFE)涂层,得到了表面形态不同的复合网膜.采用扫描电镜、接触角测量仪等设备对其表面形态与疏水性进行了表征.具有立体纤维网状结构的破乳网膜对乳化液具有良好的破乳效果,从而使乳化油转化为分散油和浮油,然后由超疏水油水分离网膜对油水混合物进行多级分离,达到油水分离的目的.实验过程对不同操作条件下的油水分离效果进行了研究,在优化的操作条件下,经五级分离,出口水中油含量可降至25mg/L,良好的分离效果为超疏水油水分离网膜今后的应用奠定了基础.对破乳分离机理进行了简要分析.     

一步喷涂法制备低黏附的超疏水颗粒表面

采用硬脂酸和十八烷基三氯硅烷分别对商业来源的ZnO、TiO2和SiO2颗粒进行修饰得到相应的疏水颗粒.然后利用简单的一步喷涂法通过喷涂所制备的疏水颗粒的无水乙醇悬浮液制备自清洁型的超疏水颗粒表面.通过红外光谱(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)、X-射线粉末衍射(XRD)证明低表面能物质成功地修饰在这些氧化物表面;用扫描电镜(SEM)观察超疏水表面形貌发现表面团聚现象比较严重;用DSA100型接触角测量仪测量所制备的超疏水颗粒表面对水滴的静态接触角高达160°,滚动角小于5°,说明该表面具有良好的超疏水性能.     

超疏水海绵的制备及油水分离性能研究

采用硅烷偶联剂将Fe_3O_4@SiO_2纳米粒子进行表面功能化处理后在聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液中均匀分散,将聚氨酯海绵在混合溶液中充分浸润后取出,干燥固化后制得了超疏水海绵.通过红外光谱、透射电镜、扫描电镜、水接触角分析仪等对功能化Fe_3O_4@SiO_2纳米粒子和海绵的疏水性能进行表征和测试,发现海绵疏水性能随着Fe_3O_4@SiO_2粒子含量增加而逐渐增加,当粒子含量增加至50%时,海绵的水接触角达到154°,具有超疏水性,它对不同油和溶剂具有良好的吸附能力,可以用于油水混合物的分离,并具有良好的循环使用性能.     

超疏水泡沫吸油材料的制备及性能研究

采用十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)对氧化锌颗粒表面进行处理,得到改性氧化锌颗粒,将改性氧化锌颗粒涂覆在聚氨酯泡沫表面,制备得到泡沫吸油材料.采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对泡沫吸油材料的表面进行表征,利用接触角测试仪(CA)对其表面性能进行分析,并对其吸油性能和重复利用率进行了研究.结果表明:(1)该泡沫的表面水接触角为153°,具有超疏水特性;(2)该泡沫可以吸收多种油,最高吸油倍率为9.55g/g,吸水倍率为0.58g/g,重复利用率高.此种泡沫是一种综合性能优良的吸油材料.     

硬脂酸改性密胺树脂泡沫的制备及性能

通过简单的一步浸渍法将硬脂酸(SA)涂覆到具有3D多孔结构的密胺树脂(MF)泡沫表面,制备出可用于油水分离的疏水性泡沫。采用红外吸收光谱仪、扫描电子显微镜(SEM)对SA改性泡沫的结构进行了表征,测试了SA改性泡沫的接触角,并且研究了其对不同油品的吸附性能以及循环使用性能。结果表明:SA成功涂覆到MF泡沫表面上,与水的接触角由0°增加到147°,对不同油品的吸油倍率达到22~30(m/m),并且通过挤压的方式循环使用,说明制备的SA改性泡沫具有良好的疏水性、优异的油吸附能力和循环使用性能。     

氧化还原法刻蚀制备铜基超疏水表面

通过三氯化铁和铜的氧化还原反应,在铜基材料上制备了具有一定粗糙度的微结构表面。该表面使用月桂酸进行表面处理后,表现出优异的超疏水性能。水在该表面上的接触角可达161.6°。表面微结构和超疏水性能受刻蚀时间的影响较大。随着刻蚀时间的增加,表面上的微粗糙结构开始逐渐形成并增大,此过程对应的水的接触角不断增加,到一定程度后,逐渐趋于稳定。进一步考察了刻蚀剂的浓度、修饰剂的种类、浓度和时间等条件对于该表面超疏水性能的影响。结果表明,反应和修饰条件对铜表面的表面润湿性能具有明显的影响。     

PDMS共混液制备PDMS/RGO-CO抗紫外超疏水多功能织物研究

多功能棉织物(CO)可以进一步扩大棉织物的应用范围。本文利用正己烷和乙酸乙酯作为聚二甲基硅氧烷(PDMS)的共溶剂,并与还原氧化石墨烯(RGO)结合,制备具有抗紫外和超疏水性能的多功能棉织物(PDMS/RGO-CO),并通过改变正己烷和乙酸乙酯混合比例、棉织物浸渍共混液次数、PDMS浓度,探究最佳的制备工艺。结果表明,正己烷和乙酸乙酯体积比为7∶3、棉织物浸渍次数为2次、PDMS为100 g/L时,PDMS/RGO-CO的超疏水能力最好,接触角(CA)达到165.9°,紫外线防护系数(UPF)达到544.46。与此同时,PDMS/RGO-CO还表现出优异的防污性能和油水分离能力。     

溶胶-凝胶法制备超疏水性OTS-SiO2复合薄膜

以正硅酸乙酯(TEOS)为先驱体,采用酸/碱两步溶胶-凝胶法和自组装技术制备了具有超疏水性的薄膜.利用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和接触角仪等测试方法对十八烷基三氯硅烷(OTS)修饰前后薄膜的结构、形貌、表面元素组成与润湿等性能进行了表征和分析.结果表明,制备的OTS-SiO2复合薄膜具有良好的超疏水性能,水滴在该薄膜上的最大静态接触角为156°,滚动角小于5°.     

超分子凝胶剂对海绵的表面改性及油水分离性能研究

频繁发生的有机污染物泄漏和海洋溢油事故对生态系统构成了严重威胁,开发具有高吸附量和可循环使用性能的吸附剂成为目前研究的重点.提出了一种简便且低成本的方法,将超分子凝胶剂作为表面改性材料制备了凝胶剂改性的三聚氰胺海绵疏水性油品吸附材料.所制备的改性海绵具有良好的疏水性,水接触角为129°,能够从油水混合物中选择性地吸收油.此改性海绵表现出高吸收能力和出色的可回收性,对多种油品和有机溶剂的饱和吸附量为79.2～138.6 g/g,重复使用10次后吸附容量保持率大于93%,是用于油水分离的理想吸附材料.这项研究为溢油处理和环境修复提供了一种有效的方法.