超亲水及水下超疏油表面的制备及其油水分离性能的研究

摘要

在人类日常生产和生活中，会产生大量的含油废水。含油废水直接排放会对环境产生严重的污染，从而危害人类的健康。因此，油水分离技术的研究对于处理含油污水以提高水和油的质量有着重要的意义。超亲水及水下超疏油滤网能够根据水滴和油滴在其表面润湿性的不同，将油水混合液的油和水分离开来，是一种高效的油水分离工具。本文采用铜网和不锈钢网为基底，研究出了两种制备超亲水及水下超疏油滤网的方法，并设计了一种油水分离装置，对一系列影响分离效率的因素进行了研究。主要研究内容与结果如下:
　　1.黄铜网经氢氧化钠和过硫酸钾混合溶液浸泡后，能够制备出较理想的超亲水及水下超疏油滤网。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备对制备的滤网表面的微观形貌和化学组成进行表征;研究了铜网孔径、初始含油量、使用次数对油水混合液分离效率的影响。结果表明:经这种办法制备的滤网，表面生成了具有微纳米结构的氢氧化铜，空气中水滴的接触角为0°，水中油滴（1，2-二氯乙烷）的接触角高达159°。滤网可以对石油醚、正己烷等多种油与水的混合液进行有效分离，分离效率达90％以上，并且能够重复使用20次以上;密集的丝网结构对分离效率有一定的促进作用。此外，超亲水及水下超疏油铜网经PH为1的盐酸和海水两种腐蚀液浸泡后，油水分离效率均没有显著减小，表现出一定的耐腐蚀性能。
　　2.采用低温水热法，利用硝酸锌和六次甲基四胺两者的混合溶液，在不锈钢网上生长出纳米氧化锌，制备出超亲水及水下超疏油滤网。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备对制备的滤网表面的微观形貌和化学组成进行表征;分析了孔径、初始含油量、使用次数对油水分离效率的影响。同时对不锈钢网在氢氧化钠和海水溶液中的耐腐蚀性进行了研究。结果表明:表面包覆纳米氧化锌的不锈钢网，具备空气中超亲水和水下超疏油的特性。利用氧化锌本身的亲水性和不锈钢网本身的性质，滤网可以有效分离石油醚、正己烷等多种油与水的混合液，分离效率达80％以上，能够重复使用20次以上，并且表现出较好的耐腐蚀性。

目录

声明

摘要

第1章 油水分离方面的研究

1．1 含油污水的研究

1．1．1 含油污水的来源及危害

1．1．2 常用的油水分离方法

1．2 油水分离方面的研究现状

1．2．1 超疏水超亲油表面的研究现状

1．2．2 超亲水及水下超疏油表面的研究现状

1．3 超亲水及水下超疏油表面

1．3．1 超亲水及水下超疏油表面的简介

1．3．2 超亲水及水下超琉油表面的制备技术

1．4 研究背景及意义

1．5 论文主要目的及内容

第2章 超亲水及水下超疏油表面的相关理论

2．1 表面润湿性

2．1．2 接触角

2．1．3 前进角、后退角和滚动角

2．2 超亲水及水下超巯油表面的理论基础

2．2．1 不同界面的杨氏方程

2．2．2 Wenzel模型

2．2．3 Cassie模型

2．3 超亲水及水下超琉油分离油水的原理

第3章 铜基滤网的制备及其油水分离性能的研究

3．1 实验内容

3．1．1 实验材料

3．1．2 实验过程

3．1．3 实验原理

3．1．4 润湿性测量与表面表征

3．1．5 油水分离实验

3．2 实验结果与分析

3．2．1 表面形貌分析

3．2．2 样品XRD分析

3．2．3 铜网表面的润湿性分析

3．2．4 铜网孔径对润湿性的影响

3．2．5 实验时间对铜网润湿性的影响

3．2．6 粘附性分析

3．3 简单油水混合液的油水分离

3．3．1 油水分离效率的定义

3．3．2 不同油水混合液的分离效率

3．3．3 含油量对油水混合液分离效率的影响

3．3．4 铜网目数对油水混合液分离效率的影响

3．3．5 铜网的耐海水腐蚀性

3．3．6 铜网的耐酸性

3．3．7 使用次数对油水分离效率的影响

3．4 本章小结

第4章 不锈钢基滤网的制备及其油水分离性能的研究

4．1 实验内容

4．1．1 实验材料

4．1．2 实验过程

4．1．3 实验原理

4．1．4 润湿性测量与表面表征

4．1．5 油水分离实验

4．2 实验结果与分析

4．2．1 表面形貌分析

4．2．2 样品XRD分析

4．2．3 不锈钢网表面的润湿性分析

4．2．4 不锈钢网目数对润湿性的影响

4．2．5 实验时间对不锈钢网润湿性的影响

4．2．6 粘附性分析

4．3 简单油水混合液的油水分离

4．3．1 油水分离效率的定义

4．3．2 不同油水混合液的分离效率

4．3．3 实验时间对油水混合液分离效率的影响

4．3．4 含油量对油水混合液分离效率的影响

4．3．5 不锈钢网目数对油水混合液分离效率的影响

4．3．6 不锈钢网的耐海水腐蚀性

4．3．7 不锈钢网的耐碱腐蚀性

4．3．8 使用次数对油水分离效率的影响

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的期刊论文

致谢