新型疏水亲油复合材料的制备及其应用

论文摘要

随着社会与经济的快速发展,海上溢油问题及含油废水的排放对经济与环境带来了巨大的破坏。在处理这些问题的方法中,吸附法被认为是一种最为经济、高效和环保的方法。因此,合成具有高吸附性能的新型吸附材料对处理油污污染问题具有重要的现实意义。一般来说,优良的吸附材料应具有高吸附性、疏水亲油性与可重用性,为了避免吸附材料带来二次污染,新型吸附材料应具有一定的可降解性,避免为环境带来二次污染。但是传统的吸附材料在高吸附性,亲油疏水性及重用性上存在缺点。因此,针对以上问题,本论文采用废弃头发及三聚氰胺海绵作为基材,通过浸涂、聚合等方法对材料进行改性,合成出高效改性三聚氰胺海绵吸油材料和改性头发吸油材料。同时,通过溶胶-凝胶法合成新型光热油水分离材料。此方法显著提高了吸附材料的吸附能力及亲油疏水性。具体研究内容如下:（1）聚吡咯改性制备光热海绵及其吸附粘油的性能研究以三聚氰胺海绵（MS）为基材,通过化学氧化聚合法及浸涂法,使聚吡咯（PPy）和聚十八烷基硅氧烷（PODS）附着在海绵纤维上,合成具有光热、疏水亲油特性的海绵吸附剂。使用FTIR、SEM、EDS能谱分析仪及接触角测量仪对其表征,并研究改性海绵在光照下的吸油率。结果表明,具有光热性能的PPy和疏水涂层PODS完美的附着在海绵纤维表面,并且在光照下,海绵吸附剂可以吸附光照转换为热量,此热量可以降低粘性油品的粘度、增加油品扩散系数,从而加快油品的吸附率和降低吸附时间。（2）光热驱动油水分离的PMSQ-VTMS-PPy干凝胶制备及其应用以甲基三甲氧基硅烷（MTMS）、乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）为前驱体,吡咯（Py）为光热改性剂,通过溶胶-凝胶法制备光热疏水干凝胶。使用FTIR、SEM、EDS能谱分析仪及接触角测量仪对其表征,并研究光热干凝胶在光照下的油水分离效果。结果表明,成功地合成出光热PMSQ-VTMS-PPy干凝胶,并且在光照下,干凝胶吸附剂可以吸附光照转换为热量,此热量可以降低粘性油品的粘度、增加油品扩散系数,从而加快油品的吸附率和降低吸附时间。（3）头发纤维表面PODS疏水/亲油改性及其油水分离特性评价以头发纤维（HHF）为基材,十八烷基三氯硅烷（OTS）为改性剂,通过浸涂法使十八烷基三氯硅烷（OTS）水解、自组装、缩聚产生的聚十八烷基硅氧烷（PODS）自组装层附着在头发纤维表面,合成具有疏水/亲脂特性的头发纤维。使用FTIR、SEM、EDS能谱分析仪及接触角测量仪对其表征,并研究改性头发纤维的吸油率及油水分离性能。结果表明,PODS成功的附着在了头发纤维表面,接触角测量仪测量水在未改性、改性头发纤维的接触角为70°、142°。改性头发纤维在纯油系统对蓖麻油、机油、甲苯、氯仿的最大吸油率分别为11.5g/g、6.1g/g、3.1g/g、2.0g/g,油水分离研究证明改性头发纤维有着良好的油水分离能力,并且具有较好的重复利用性能。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 溢油问题及含油废水现状
•     1.1.1 海上溢油问题
•     1.1.2 含油废水
•   1.2 水体油污治理方法
•   1.3 超疏水材料在吸油问题的应用
•     1.3.1 表面润湿理论
•     1.3.2 油水分离材料
•   1.4 合成与改性方法
•   1.5 课题研究意义及研究内容
•     1.5.1 研究意义
•     1.5.2 研究内容
• 第二章 聚吡咯改性制备光热海绵及其吸附粘油的性能研究
•   2.1 前言
•   2.2 实验部分
•     2.2.1 材料与仪器
•     2.2.2 PPy-PEG-PODS-MS的合成
•     2.2.3 PPy-PEG-PODS-MS的表征
•     2.2.4 吸油率测定
•   2.3 结果与讨论
•     2.3.1 PPy-PEG-PODS-MS的形成机理与表征结果
•     2.3.2 材料的润湿性
•     2.3.3 光热条件下油的吸附性能
•     2.3.4 油温对吸油速度的影响
•     2.3.5 吸附动力学
•     2.3.6 不同材料对粘油回收能力
•     2.3.7 重用性
•   2.4 结论
• 第三章 光热驱动油水分离的PMSQ-VTMS-PPy干凝胶制备及其应用
•   3.1 前言
•   3.2 实验部分
•     3.2.1 材料与仪器
•     3.2.2 PMSQ-VTMS和PMSQ-VTMS-PPy干凝胶的制备
•     3.2.3 表征
•     3.2.4 吸油率测定
•   3.3 结果与讨论
•     3.3.1 干凝胶的形成机理与表征结果
•     3.3.2 油水分离
•     3.3.3 重用性
•   3.4 结论
• 第四章 头发纤维表面PODS疏水/亲油改性及其油水分离特性评价
•   4.1 前言
•   4.2 实验部分
•     4.2.1 材料与仪器
•     4.2.2 疏水头发纤维的制备及表征
•     4.2.3 表征
•     4.2.4 吸油率的测定
•     4.2.5 油水分离能力的研究
•     4.2.6 可重用性研究
•   4.3 结果与讨论
•     4.3.1 合成疏水/亲脂纤维
•     4.3.2 FTIR分析
•     4.3.3 SEM及 EDS能谱分析
•     4.3.4 头发纤维润湿性能的研究
•     4.3.5 未改性与改性后头发纤维对于不同油品的吸附能力
•     4.3.6 油水分离能力的研究
•     4.3.7 可重用性研究
•   4.4 结论
• 结论与建议
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨晨曦

导师: 何云华

关键词: 三聚氰胺海绵,聚吡咯,干凝胶,十八烷基三氯硅烷,头发,疏水亲油,吸附

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,化学,材料科学,环境科学与资源利用

单位: 长安大学

分类号: O647.3;TB33;X55

总页数: 67

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