超浸潤多孔金屬材料油水分離特性及耐久性研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，石油工業(yè)、制造業(yè)、餐飲行業(yè)等所產(chǎn)生的含油污水越來越多，尤其是含有多種表面活性劑的乳化油穩(wěn)定性非常強，如果不及時處理將會對生態(tài)環(huán)境和人類健康造成巨大危害，如何經(jīng)濟高效的進行油水分離已成為一個亟待解決的問題。超浸潤性表面由于對油和水具有不同的潤濕性，從而能夠有效分離油水混合物，多孔材料的孔徑大小及其表面微納米結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性對分離不同性質(zhì)的含油污水及分離的持久性具有重要影響，因此，開展多孔金屬材料表面改性、孔徑調(diào)控和耐久性研究

2、，對實現(xiàn)高效油水分離具有重要意義。在已有的研究基礎(chǔ)上，本文重點開展了以下研究:
　　以孔徑為450μm的泡沫銅為基底，采用陽極氧化、一步法生長ZnO納米椎、兩步法生長ZnO納米棒、電沉積預(yù)粗糙化后生長ZnO納米棒等四種工藝構(gòu)建了不同的表面形貌，經(jīng)氟化獲得良好的超浸潤性及油水分離性能。研究了結(jié)構(gòu)形貌對耐久性的作用規(guī)律，并深入分析影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素。實驗發(fā)現(xiàn)，Cu(OH)2納米線結(jié)構(gòu)細長，易傾倒折斷;ZnO納米椎結(jié)構(gòu)與基底結(jié)合不牢，

3、受液體或顆粒物的沖刷，易被損傷，甚至脫落;ZnO納米棒陣列規(guī)整，與基底結(jié)合面積大，穩(wěn)定性好;然而，與平滑的基底相比，粗糙化后增大了膜基結(jié)合力，連續(xù)油水分離30次，表面仍保持超疏水性，分離效率在99.81％以上。
　　在磁力攪拌和雙陽極條件下，成功地對泡沫銅的微孔結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了調(diào)控。研究表明，隨著電沉積時間的延長和電流密度的增大，沉積的銅顆粒越來越多，沉積層逐漸變厚，從而達到增粗骨架、縮小孔徑的目的。通過以上技術(shù)實現(xiàn)了泡沫銅孔徑在5

4、0-450μm之間有效調(diào)控，在其表面構(gòu)建粗糙結(jié)構(gòu)并氟化，獲得99.8％的油水分離效率。
　　以孔徑為5μm的不銹鋼纖維氈為基底，預(yù)刻蝕粗糙化后生長ZnO結(jié)構(gòu)，氟化后獲得超疏水超親油性，對層狀油水混合物的分離效率可達99.9％，并可有效分離穩(wěn)定的油包水乳液，分離后乳液中水滴粒徑均在0.1μm以下。然而其對水包油乳液僅有部分分離效果，因此探索了利用PVA-SiO2與不銹鋼纖維氈的復(fù)合技術(shù)，進一步縮小纖維氈的孔徑至1μm左右，借助于PV