泡沫铜表面改性及其油/水分离功能研究

摘要

当代社会，石油已逐渐成为人类社会发展必不可少的资源，然而在石油开采时产生的高含水量以及海上原油泄漏事故的频繁发生，将影响人类对于石油的使用。如何降低石油在开采过程中的含水量以及海上原油泄漏事故的处理已逐渐成为一个热门话题，因此，油/水分离的研究具有重要意义。近几年，具有特殊润湿性的多孔过滤材料，利用其对油和水润湿性能的不同以实现油和水的分离，已逐渐成为一种新型、高效的油/水分离方法。本文将从表面润湿性入手，通过对三维多孔材料—泡沫铜的表面进行润湿性能的改性，获得具有特殊润湿性能的泡沫铜，并研究其油/水分离性能。主要工作内容如下：
　　1.利用聚氨酯泡沫为基底，并经过前处理、涂覆导电胶、电镀、基底烧结以及还原热处理等工艺流程后，在聚氨酯基底骨架表面上沉积一层铜，获得了不同孔径和厚度的开孔泡沫铜。
　　2.利用溶液浸泡方法，制备超疏水超亲油泡沫铜。首先经过氢氧化钠和过硫酸钾混合溶液的浸泡，在泡沫铜表面构建一层花瓣状的粗糙结构，再经过十二硫醇的低表面能物质的修饰，来降低表面能，在空气介质中，所制备的超疏水超亲油泡沫铜试样表面对水的接触角为155°，对油的接触角接近0，并且具有很高的油/水分离效率，成功实现了泡沫铜在油/水分离中的应用。
　　3.在超疏水超亲油泡沫铜实现油/水分离的同时，对润湿性表面实现油/水分离的机制进行了探究。在油/水分离过程中，可以将试样与油之间的润湿过程分为三个部分：第一部分为试样未被油/水混合物润湿，此时由于试样的超疏水性能而将水与油阻隔开来，从而实现油/水分离；第二部分为试样被油/水混合物完全润湿，此时试样的超疏水性能已无法表现，但试样依靠自身的超亲油性质使其具有油下超疏水性质，依然具有油/水分离的功能；第三部分为试样被油/水混合物部分润湿，此时未被油润湿和被油润湿的部分分别因超疏水性质和超亲油性质而将油/水分离开来。
　　4.在超疏水超亲油泡沫铜实现油/水分离机制的基础上，将泡沫铜试样经过氢氧化钠和过硫酸钾混合溶液浸泡后，可直接获得超亲水超亲油泡沫铜试样，利用试样的超亲水性质，使得试样同时具有水下超疏油性质，将试样进行水的预润湿后，试样依然具有高效的油/水分离效率。

目录

声明

注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 表面润湿性的理论基础

1.3 超疏水表面的制备技术

1.4 特殊润湿性表面在油/水分离方面的研究进展

1.5 泡沫金属简介

1.6 本课题研究的主要内容

第二章 多孔泡沫铜过滤材料的制备

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 本章小结

第三章 超疏水超亲油泡沫铜的制备及其油/水分离性能

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 超疏水超亲油泡沫铜实现油/水分离的原理

4.1 引言

4.2 实验内容

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 水下超疏油超亲水泡沫铜的制备及其油/水分离性能

5.1 引言

5.2 实验内容

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文发表论文