单宁酸/两性离子改性油-水分离膜的制备及性能

以不锈钢网为基材,利用单宁酸对不锈钢网进行表面预处理并功能化接枝两性离子基团,制备了新型亲水和水下超疏油的单宁酸/两性离子改性油-水分离膜(TA-ZW-SSM).利用X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)及接触角测量仪等表征了其化学结构、形态和润湿性.研究结果表明,两性离子基团通过化学键接枝在单宁酸预处理的不锈钢网表面.油-水分离实验结果表明,对于不同类型的油-水混合物,本文制备的超亲水和水下超疏油特性的TA-ZW-SSM可实现重力驱动的高效油-水分离,并具有较好的化学稳定性及再循环性.     

双球状双亲纳米SiO_2粒子的合成

以纳米SiO_2粒子为原料,六甲基二硅氮杂烷(HMDS)和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)分别作为亲油改性剂和亲水改性剂,采用溶胶-凝胶法制备了亲油和亲水纳米SiO_2粒子.通过亲油SiO_2和亲水SiO_2粒子表面化学键的偶合,将亲油粒子和亲水粒子偶联,制备了粒径为30 nm的双球状双亲纳米SiO_2粒子.以双球状双亲纳米SiO_2粒子作为稳定剂,制备了环己烷/水Pickering乳液,证明了双球状纳米SiO_2粒子具有较好的双亲性能.     

油酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚微乳液体系的研究

以油酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚作为乳化剂制备水包油型微乳液.通过拟三元相图、粒径大小及粒径分布确定较优配方:复配表面活性剂(由油酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚和吐温20组成)的亲水亲油平衡值(HLB值)为15,助表面活性剂为正丁醇,复配表面活性剂与助表面活性剂的质量比(Km值)为1,混合表面活性剂与正辛烷的质量比(S/O值)=1∶...     

超亲水超疏油油水分离膜的制备及其性能

超亲水-超疏油油水分离膜是一种过水隔油的特殊分离膜,在处理海洋溢油污染、环境含油废水时具有保持分离膜不被油污染的优势,有十分重要的实际意义。为了掌握近年来超亲水超疏油分离膜的发展动态,本文首先以液体静压力与毛细作用力为基础阐述亲水疏油膜的油水分离机理;然后分类概括超亲水-超疏油金属基底网膜、刺激响应油水分离膜、无基底聚合物膜材料的制备及各项性能的研究新进展;最后总结目前在该领域仍存在的问题并进行展望。     

利用胶体探针技术研究多巴与纳米、微米及微纳复合结构表面之间的相互作用

通过在硅片表面有机蒸镀不同厚度的二十九烷制备了不同晶体密度的仿生旱金莲叶面蜡质纳米结构表面,采用端基修饰多巴的原子力显微镜胶体探针,对各纳米结构表面进行了粘附性能测试,发现蒸镀200 nm厚度二十九烷结晶的纳米结构表面具有较低粘附力。采用反应离子刻蚀方法制备了不同高度的硅材质仿生鲨鱼皮微米结构表面,并选择了200 nm厚度二十九烷在仿生鲨鱼皮表面进行有机蒸镀制备了微纳复合结构表面,通过胶体探针的研究发现多巴与高度为1、3、5μm微纳复合结构表面的粘附力均小于与200 nm厚度二十九烷结晶的纳米结构表面之间的粘附力,说明微纳复合结构表面具有很强的抗多巴粘附能力,并且这种复合结构表面相对于硅材质的仿生鲨鱼皮微米结构表面还兼有旱金莲叶面的强疏水性和极佳的抗水粘附能力。     

仿生水下超疏油表面

水下超疏油表面是指在油/水/固三相体系中,对油的接触角大于150°的固体表面.从鱼体表面和荷叶下表面2种具有水下超疏油性质的生物体系出发,讨论了影响水下超疏油性质的因素,并据此提出了仿生水下超疏油表面的设计方法.通过介绍目前典型的人造水下超疏油表面的制备手段和研究进展,概括了水下超疏油体系的发展现状.对浸润性和黏附性响应性可控的智能水下超疏油体系以及水下超疏油体系在液滴操控、抗生物黏附和油水分离等领域的应用进行了简要介绍.最后对仿生水下超疏油体系目前研究存在的问题及挑战进行了总结,在此基础上展望了该领域未来的发展方向.     

基于聚琥珀酰亚胺衍生物仿生超亲水表面的制备及性能

利用对聚琥珀酰亚胺(PSI)的亲核加成反应,仿生设计合成侧基带有多巴胺和磺酸甜菜碱两性离子基团的新型聚琥珀酰亚胺衍生物(PSI-DA-ZW);通过聚琥珀酰亚胺衍生物中多巴邻苯二酚基团的氧化自聚和沉积,制备了仿生超亲水功能涂层表面(PSI-DA-ZW/glass).利用X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM...     

色氨酸无保护流体室温燐光和胶束增稳室温燐光性质的比较

研究了色氨酸的无保护流体室温燐光和以非离子表面活性剂Tween 20、Tween 40、Tween 80、Tween 85、Brij35、TritonX 100、乳化剂OP及高分子分散剂聚乙二醇 200(PEG 200)、PEG 400为介质的流体室温燐光 性质。直接用于大米、花生、大豆及竹笋中色氨酸的测定,相对标准偏差2.26%～3.28%,与荧光法比较,相 对误差-3.9%～4.2%。     

胶束溶液体系对毛细管电动色谱酸性化合物分离的影响

以阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）、非离子表面活性剂吐温20（ Tween 20）及两者组成的混合胶束体系作为毛细管胶束电动色谱（MECC）的分离介 质，进行4种结构相似的酸性化合物的MECC分离研究，考察了胶束的类型、表面活 性剂的浓度、缓冲溶液的pH值及有机改性剂乙醇对分离的影响。结果表明各因素对 酸性药物的MECC分离有不同的影响规律。SDS胶束体系对溶质的保留值最大， Tween 20体系的保留值最小，二者的分离选择性正好相反，混合胶束体系的分离行 为则介于两者之间；在SDS和Tween 20体系中，表面活性剂浓度增加，溶质的保留 时间均随之递增，混合胶束体系中，总浓度一定，随Tween 20配比的增加，溶质的 保留时间先减少后增加；缓冲溶液的pH值增大，使溶质的分离效果均能变差；有机 改性剂乙醇的加入对容量因子的影响主要与溶质的疏水性有关，并对分离作用机理 进行了探讨。在SDS和Tween 20 MECC体系下，分别进行了实样测定，取得了满意的 结果。     

超润湿膜在乳化液破乳中的应用及作用机制

超润湿膜材料由于对水和油有独特的润湿性质,可显著提高膜材料处理乳化液的通量,有效缓解严重的膜污染问题,因此在乳化液废水处理领域受到越来越多的重视。本文从超润湿膜的设计制备、分离效果和作用机制三个方面进行分析和总结。超润湿膜材料包括超亲水膜、Janus膜和功能位点膜,主要通过构建亲水表面和粗糙结构进行膜的设计制备,其中静电纺丝法合成的交联纤维膜由于可以突破筛分效应对膜孔径的限制,在乳化液分离中具有较好的应用前景。同时,归纳超亲水膜的滤水破乳模式和Janus膜的集油破乳模式,前者具有操作压力低、过滤通量高、抗污染性能好的特点,后者具有高纯度集油的特点;并分析膜润湿性、膜孔径、膜上功能位点等膜结构性质和表面活性剂浓度大小等因素对乳化液破乳分离效能的影响规律。最后,总结液滴在膜垂向和切向上的迁移转化规律,以及在Janus膜集油破乳过程中液滴穿透过膜的机制及其力学分析探讨,该部分研究当前主要是基于液滴形态变化的推测和力学的定性分析,对于相关机制的实证和定量的力学分析还有待进一步探究。     

基于特殊润湿性材料的油水分离

频繁发生的石油泄漏事故以及工业含油污水的违规排放不仅造成了巨大的经济损失,而且严重破坏了人类赖以生存的生态环境。为了净化被油污染的水域,研究者们近年来开始研究出了各种特殊润湿性(如超疏水或超疏油)的材料用于实现油水分离。超疏水和超疏油可以通过设计材料表面的微观几何形貌和化学分子组成来获得。通过各种微纳制备手段使材料表现出对油和水截然相反的极端润湿性,是这类材料实现油水分离的关键所在。本文首先阐述了实现油水分离的重要意义,并介绍了材料表面润湿性的相关理论基础。根据材料对水和油所表现出的不同超疏液性与超亲液性,对油水分离材料从以下三类分别介绍：(ⅰ)超疏水/超亲油材料,(ⅱ)超疏油/超亲水材料,(ⅲ)智能响应润湿性材料。对于每一类油水分离材料,本文概括了国际上近期相关的代表性研究工作,包括材料的制备方法和实现油水分离的原理和过程,以及这些材料的主要特点和应用。最后,针对基于特殊润湿性材料实现油水分离,探讨了该研究领域目前存在的主要问题和面临的挑战,并对该领域的应用前景进行了展望。     

反相微乳液法制备棒状羟基磷灰石纳米粒子

在(Tritonx-100 Tween 80)，环己烷，(正己醇 正丁醇)，0．5mol／L Ca(NO3)2水溶液反相微乳液体系中，采用滴加0．3mol／L(NH4)2HPO4水溶液的加料方式成功制备出直径在20～25nm，长度在28～64nm的棒状羟基磷灰石纳米粒子。通过对(Triton X-100 Tween 80)，环己烷，(正己醇 正丁醇)／0．5mol／L Ca(NO3)2水溶液三元相图及水溶液反应机理的分析，确定了最佳反相微乳液组成；研究了HLB值和表面活性剂用量对羟基磷灰石颗粒大小的影响。实验结果表明，最佳反相微乳液组成为：47．6(wt)％的环己烷、37．4(wt)％的表面活性剂和助表面活性剂、15(wt)％0．5mol／L的Ca(NO3)2水溶液。     

特殊浸润性表面的液滴凝结

以铝片为基底, 经电化学腐蚀和沸水处理制备了多级微纳米结构; 通过气相沉积和涂油分别制备了超疏水表面、 疏水超润滑(slippery)表面和亲水slippery表面; 探究了表面不同的特殊浸润性(超亲水、 超疏水、 疏水slippery和亲水slippery)对液滴凝结的影响. 结果表明, 超亲水表面的液滴凝结属于膜状冷凝, 超疏水表面和slippery表面的液滴凝结均属于滴状冷凝. 超疏水表面液滴合并时, 合并的液滴会不定向弹离表面. 疏水slippery表面和亲水slippery表面由于表面浸润性的不同导致液滴成核密度和液滴合并的差异, 亲水slippery表面凝结液滴的最大体积远大于疏水slippery表面凝结液滴的最大体积. 4种表面的雾气收集效率由大到小依次为亲水slippery表面>疏水slippery表面>超亲水表面>超疏水表面.     

修饰聚合物液-固亲和萃取体系分离钪与钕及机理探讨

研究了加修饰聚合物(PEG-IDA)的吐温(Tween)80-盐水液-固体系亲和萃取稀土(RE)离子时体系酸度对萃取率的影响,并控制萃取酸度实现了Sc与Nd的定量分离,平均回收率Sc：99．72％;Nd：100.88％。测定新络合物的稳定常数,两者相差4倍,是分离的原因。对该体系分离Sc与Nd的机理进行探讨表明,RE-PEG-IDA络合物主要是与Tween 80形成了氢键。     

从自然到仿生到实际应用的超亲水表面

极端润湿表面一直是表面工程领域的重要研究主题。由于与水具有强烈的吸引力,超亲水表面具有自清洁、防雾等特点,在很多领域都表现出很强的应用潜力。与超疏水表面相比,超亲水表面的研究相对较少,在学术和应用上还存在一些问题。本文介绍了关于超亲水定义的学术争论,分析了超亲水现象的机理,还介绍了超亲水表面的制备方法和实际应用,并指出了超亲水表面存在的问题和研究新动向。本文为超亲水表面的研究提供了一个较为全面/系统的综述。     

水下超疏油仿生特殊粘附界面材料的研究进展

水下超疏油表面由于在防污材料、微流控技术、生物粘附等方面具有广泛的应用前景,已经引起人们的普遍关注。本文简单介绍了浸润性在液相体系的相关概念及基础理论,综述了自然界中的水下超疏油低粘附生物体典型实例以及水下超疏油仿生特殊粘附界面材料的仿生制备和智能调控,并对水下超疏油仿生界面材料的发展进行了展望。     

具有水下超疏油性能的MXene高效油水分离膜

基于二维材料MXene(Ti₃C₂T_x)的化学组成和纳米片状结构, 在不锈钢网上制备了具有MXene微纳结构表面的新型亲水和水下超疏油分离膜. 对于不同类型的油-水混合物, 该膜材料可实现重力驱动的高效油水分离, 收集的水中残油量小于4 mg/L, 具有高分离效率(>99.99%), 水通量高达57.52 L·m^-2·s^-1. 此外, 经高温处理和多种有机溶剂浸泡后MXene膜仍具有高效的油水分离性能, 并表现出优异的稳定性和循环性.     

超浸润油水分离材料的研究进展

海洋石油泄露和工业废水违规排放造成了严重的环境和生态污染。近年来,受荷叶、水黾、鲨鱼等动植物组织结构的启发,超浸润材料的设计与开发成为当前研究的热点之一,在油水分离领域展现出十分重要的实际应用价值。本文首先介绍了表面浸润性的基本理论,然后综述了近年来包括超疏水型、超亲水型、Janus型以及功能型超浸润油水分离材料的研究进展,最后总结了目前该领域存在的一些问题,并指出利用简单环保的方法开发出低成本、耐久性和高效分离能力的超浸润油水分离材料将会是该领域的主要发展方向。     

超亲水表面制备方法及其应用

特殊浸润性表面由于其独特的浸润行为在液体输送、涂料、防水、建筑和医用材料等领域都有着重要的应用。作为一种典型的特殊浸润性表面,超亲水表面（与水的接触角接近于0°）具有防雾和自清洁的功能,在工业生产和实际生活中具有广泛的应用。本文总结了近年来超亲水表面的制备方法以及与超亲水性密切相关的其他特殊浸润性表面的研究进展,包括超...     

具有双亲特性的水相哑铃型SiO2纳米粒子的制备

以纳米SiO2水溶胶为原料,3?氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和3?氯丙基三乙氧基硅烷(CPTES)为改性剂,在水基环境下分别对SiO2纳米粒子进行改性,得到了具有亲水特性的APTES改性SiO2粒子和具有亲油特性的CPTES改性SiO2粒子水溶胶。2种粒子按不同比例混合,利用接枝在SiO2粒子表面氨基和氯丙基的取代反应,使得2种具有亲水/亲油特性的改性SiO2纳米粒子偶联,制备了粒径为40~50 nm的哑铃型SiO2纳米粒子。并通过透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT?IR)、X射线光电子能谱(XPS)以及动态光散射(DLS)等方法对其进行了系统表征。结果表明,2种粒子成功偶联形成了具有哑铃型结构的水相SiO2纳米粒子,该粒子两面具有不同的亲水性,粒径近似等于APTES改性SiO2粒子和CPTES改性SiO2粒子的粒径之和。