改性纤维素基疏水功能材料制备及其油水分离应用

论文摘要

随着社会的发展,石油已经成为人们日常生活中不可或缺的资源,但石油化工产品在给人们带来便利的同时,也为海洋生态环境带来了巨大的危害。廉价且环保的吸油材料成为了人们关注的焦点。本文通过以传统三聚氰胺海绵改性为基础,通过对废弃的香烟过滤嘴和柚子皮进行不同的接枝改性,使其成为性能优良的吸油材料。具体研究内容如下:（1）以三聚氰胺海绵为基材,通过浸涂法将SiO2和十二烷基三甲氧基硅烷（DTMS）负载至三聚氰胺海绵上,合成出了SiO2/DTMS改性的三聚氰胺海绵,通过FT-IR、SEM、接触角的表征,证明了三聚氰胺海绵已被成功改性。在单因素实验中,我们分别将SiO2和PVA的质量分数进行改变,发现当SiO2含量为1.5 wt.%、PVA含量为0.2 wt.%时吸附量最大。在应用实验中,改性材料在纯油品中对于植物油、氯仿、苯、甲苯的最大吸附量分别为23.6、18.6、15.1和13.1 g/g,在油水混合系统中对于植物油、氯仿、苯、甲苯的最大吸附量分别为21.3、16.2、13.7和11.9 g/g。通过进行油水循环测试,在循环5次后依然具有一定的疏水能力。（2）在氮气的保护下,以香烟过滤嘴为基材,丙烯酸丁酯为单体,过氧化苯甲酰为引发剂和乙二醇二甲基丙烯酸为交联剂,通过悬浮聚合法将废弃的香烟过滤嘴转变为性能优良的吸油材料。通过FT-IR、SEM、接触角测量仪对该材料进行表征,结果表明疏水涂层成功的附着在醋酸纤维上并具有良好的疏水性。在单因素实验中,发现当丙烯酸丁酯的使用量为3mL时,改性的香烟过滤嘴吸油量最大。在应用试验中,改性材料在纯油品中对于植物油、煤油、苯、甲苯的最大吸附量分别为13.0、10.2、8.5和8.1 g/g,在油水混合系统中对于植物油、煤油、苯、甲苯的最大吸附量分别为12.3、9.6、8.1和7.7g/g。在油水分离测试中,油水分离率可以达到79%。通过进行油水循环测试,在循环5次后对四种油品的吸附量仍然有10.9、8.6、7.2和6.9g/g,说明材料具有良好的循环性能。（3）以柚子皮为基材,正硅酸乙酯（TEOS）、十二烷基三甲氧基硅烷制作前驱液,通过溶胶-凝胶沉积法制备复合疏水/亲脂材料。通过FT-IR、SEM、接触角测量仪对该材料进行表征,结果表明疏水涂层成功的附着在柚子皮纤维表面并具有良好的疏水性。改性柚子皮在纯油品中对于植物油、煤油、苯、甲苯的最大吸附量分别为13.3、9.6、7.7和7.5g/g,在油水混合系统中对于植物油、煤油、苯、甲苯的最大吸附量分别为12.6、9.5、7.5和7.3 g/g。通过进行油水分离研究,改性柚子皮对有机溶剂的回收率为85%。本文所制备的材料,不仅有效的实现了废弃材料的回收利用,且柚子皮作为一种生物质材料还具有良好的可降解性,对治理含油废水和环境改善具有一定的理论价值和应用前景,也为其他环保吸油材料的合成提供参考。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 综述
•   1.1 低表面能材料的研究进展
•     1.1.1 有机硅材料
•     1.1.2 聚合物
•     1.1.3 有机单体
•     1.1.4 碳材料
•     1.1.5 其他材料
•   1.2 提升基材粗糙度的研究进展
•     1.2.1 蚀刻法
•     1.2.2 粒子装饰法
•     1.2.3 原位生长法
•     1.2.4 相分离法
•   1.3 处理方法的研究进展
•     1.3.1 原位化学法
•     1.3.2 气相沉积法
•     1.3.3 喷涂法
•   1.4 研究内容及意义
•     1.4.1 研究内容
•     1.4.2 研究意义
• 第二章 SiO2/DTMS改性三聚氰胺海绵吸油材料的制备及其性能研究
•   2.1 前言
•   2.2 实验材料与方法
•     2.2.1 实验材料与仪器
•     2.2.2 实验方法
•     2.2.3 改性材料性能测定
•   2.3 结果与分析
•     2.3.1 FT-IR分析
•     2.3.2 SEM分析
•     2.3.3 三聚氰胺海绵润湿性能测试
•     2.3.4 PVA质量分数对吸附效果的影响
• 2 质量分数对吸附效果的影响'>    2.3.5 SiO₂质量分数对吸附效果的影响
•     2.3.6 三聚氰胺海绵吸油性能测试
•     2.3.7 DTMS改性三聚氰胺海绵循环性能测试
•   2.4 本章小结
• 第三章 丙烯酸丁脂改性香烟过滤嘴吸油材料的制备及其性能研究
•   3.1 前言
•   3.2 实验方法
•     3.2.1 实验材料与仪器
•     3.2.2 实验方法
•     3.2.3 改性材料性能测定
•   3.3 结果与分析
•     3.3.1 FT-IR分析
•     3.3.2 SEM分析
•     3.3.3 改性香烟过滤嘴的润湿性能测试
•     3.3.4 丙烯酸丁酯单体的用量对香烟过滤嘴吸附效果的影响
•     3.3.5 香烟过滤嘴吸附性能测试
•     3.3.6 改性香烟过滤嘴油水分离测试
•     3.3.7 改性香烟过滤嘴循环性能测试
•   3.4 本章小结
• 第四章 疏水/亲油改性柚子皮纤维的制备及其性能研究
•   4.1 前言
•   4.2 实验部分
•     4.2.1 实验材料与仪器
•     4.2.2 实验方法
•     4.2.3 改性材料性能测定
•   4.3 结果与分析
•     4.3.1 FT-IR分析
•     4.3.2 SEM分析
•     4.3.3 柚子皮润湿性能测试
•     4.3.4 柚子皮吸油性能测定
•     4.3.5 改性柚子皮油水分离性能测试
•     4.3.6 改性柚子皮循环性能测试
•   4.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士研究生期间取得的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王帅

导师: 李宇亮

关键词: 三聚氰胺海绵,香烟过滤嘴,柚子皮,硅烷偶联剂,高吸油树脂,吸油材料

来源: 长安大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 海洋学,材料科学,环境科学与资源利用

单位: 长安大学

分类号: TB34;X55

总页数: 50

文件大小: 2088K

下载量: 209