超亲水-水下超疏油PVDF-g-PAA多孔膜的制备及油水分离性能

采用相反转方法制备了丙烯酸(AA)接枝的超亲水-水下超疏油聚偏氟乙烯膜(PVDF-g-PAA),通过加入一定量的聚乙烯吡咯烷酮获得可用于油水分离的多孔聚偏氟乙烯膜.多孔聚偏氟乙烯膜具有较好的抗油污染性能及较高的力学强度,可以快速高效地分离油水混合体系和乳化油水体系,分离性质稳定,多次使用后对油水混合物的分离效率在98%以上,对油水乳化液的分离效率在91%以上,可广泛应用于油水混合体系和乳化油水体系的油水分离.     

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。     

超亲水疏油材料的制备及其油水分离性能

含油污水的随意排放对海洋、沿海周边环境以及人类健康造成了严重的影响。传统的油水分离方法易造成环境二次污染,同时也是对有限资源的一种损耗。因此,如何高效环保地解决含油污水问题具有重要意义。物理过滤/吸附法被认为是一种高效环保的分离方法,基于仿生学原理,许多可用于物理选择性分离的超亲油疏水和超亲水疏油材料被制备出来。超亲油疏水材料易被油污染,重复利用率低;相比之下,超亲水疏油材料具有自清洁性且重复利用率高,在油水分离方面具有广阔的应用前景。根据基底材料的选择不同,本文综述了金属基以及高分子基超亲水疏油材料的研究现状,总结了其优缺点,并对今后超亲水疏油材料的研究方向和重点进行了展望。     

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.     

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.     

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.     

聚丙烯/碳酸钙复合无纺布的仿生矿化制备及其在油水分离中的应用

基于仿生矿化中的基质媒介原则,通过交替浸渍矿化过程(alternating soaking process,ASP)制备了表面负载均匀碳酸钙矿物涂层的聚丙烯无纺布有机/无机复合膜.静/动态水下油接触角测试结果表明,矿化膜具有很强的锁水能力,可将水分子吸附在膜表面形成稳定斥油界面,从而对二氯乙烷、正十六烷、石油醚、汽油、柴油等常用油均表现出超疏油(CA>150°)和低油滴黏附(SA<5°)性质.同时无纺布具有三维孔洞相互贯通的独特结构和高孔隙率,使得矿化膜表现出过膜压力低(油水乳液自身重力驱动)和油临界击穿压力高(>10 kPa)的特性.模型油水乳液分离效果实验发现矿化膜对尺寸在2μm以上的乳液油滴有较好的截留作用,可望应用于一些实际工业含油废水的处理.     

水下超疏油聚(3,4-乙烯基二氧)噻吩薄膜的制备

以离子液体溴化(1-己基-3-甲基咪唑盐)作为电解质和掺杂剂采用电化学一步法制备了微纳米复合结构的聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)薄膜, 薄膜由槽内排布着纳米珠链的棒状结构组成. 研究表明, 通过控制电流密度的大小, 可以调节棒状结构和珠状结构的平均直径. 离子液体中的咪唑阳离子和对阴离子均掺杂到聚合物中, 该薄膜具有可逆的电化学活性及水下超疏油特性.     

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。     

一种可用于光降解的纳米氧化锌油水分离网

通过低温水热法在钢丝网上生长六棱柱形的氧化锌纳米柱.包覆了氧化锌纳米柱的钢丝网具有水下超疏油的特殊浸润性,并可用于油水分离.滤网在室温常压下可对含有汽油、柴油和原油等油水混合物进行高效快速分离,分离效率可达98%以上.材料可以承受1.4 kPa的油层压力且可反复使用.由于氧化锌的光响应性强,滤网可快速降解水中的亚甲基蓝,2 h的降解率可达80%.包覆了氧化锌纳米柱的钢丝网具备同时进行油水分离和降解环境中污染物的能力,是一种新型多功能水处理材料.     

高强度黏附力可调控的水下超疏油铜网膜的制备

通过调控在铜网表面电镀铜的时间制备了一系列具有不同黏附性的水下超疏油铜网表面,并进一步在铜网表面包覆一层磷酸二氢铝(ADP)纳米涂层.在保持铜网表面原有微结构形貌不变的前提下,ADP纳米涂层有效增强了铜网表面微纳结构的机械强度及表面浸润特征的稳定性.研究结果表明,铜网表面不同微结构赋予了表面与油滴之间不同的接触状态,从而产生了不同的黏附性; ADP包覆后铜网表面微结构机械强度的增加,得益于包覆后表面微观结构在外力作用下最大应力和最大横向位移的明显降低.     

树莓状超疏水多孔复合棉纤维的制备及油水分离性能

基于聚多巴胺（PDA）的化学性质和树莓状纳米粒子的粗糙结构,以聚多巴胺包覆的棉纤维为基底,制备了具有多重粗糙度的树莓状超疏水多孔复合棉纤维材料.通过扫描电子显微镜观察树莓状超疏水多孔复合棉纤维表面的微观形貌,PDA-SiO₂纳米粒子稳定地固定在聚多巴胺涂覆的棉纤维表面.经过氟化改性的树莓状超疏水多孔复合棉纤维具有超疏水性,水接触角为158.2°,油接触角为0°.油/水分离实验结果表明,树莓状超疏水多孔复合棉纤维对己烷/水混合物的分离效率可达99.4%以上,使用20次后仍维持较高的分离效率.同时,其具有较高的溶剂吸附能力（13~34 g/g）、重复使用性及机械稳定性,吸油能力可与硅气凝胶相媲美.     

超疏水超亲油铜网的制备及其在油水分离中的应用

以铜网为基底,通过浸涂法在其表面制得超疏水超亲油有机-无机复合薄膜,水滴、油滴在其表面的接触角分别为152°和10°。 线性低密度聚乙烯-SiO₂纳米球构成的复合阶层结构及低表面能线性低密度聚乙烯涂层的协同作用使铜网产生独特的润湿性。 该铜网具有很好的自清洁性和抗腐蚀性,可用于油水混合物的有效分离。 与传统方法相比,该方法制备超疏水-超亲油薄膜方法简单、成本低、无氟,有望在实践中得到应用。     

水下超疏油聚(3,4-乙烯基二氧)噻吩薄膜的制备简

以离子液体溴化(1-己基-3-甲基咪唑盐)作为电解质和掺杂剂采用电化学一步法制备了微纳米复合结构的聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)薄膜,薄膜由槽内排布着纳米珠链的棒状结构组成. 研究表明,通过控制电流密度的大小,可以调节棒状结构和珠状结构的平均直径. 离子液体中的咪唑阳离子和对阴离子均掺杂到聚合物中,该薄膜具有可逆的电化学活性及水下超疏油特性.     

水下超疏油性壳聚糖-SiO_2复合膜的制备与性能

利用壳聚糖和亲水性SiO2纳米颗粒,通过浸渍提拉法在玻璃表面制备了水下超疏油壳聚糖-SiO2复合膜.采用扫描电镜、原子力显微镜和接触角仪,研究了组分配比、浸泡时间对复合膜表面形貌、粗糙度、水下油滴接触角(OCA)和滚动角(SA)的影响.结果表明,随着亲水性SiO2含量的增加,复合膜表面聚集的亲水性SiO2纳米颗粒增多,水下疏油性提高;随着浸泡时间延长,复合膜的水下油滴OCA逐渐增大,浸泡168 h时略有减小,SA也受到浸泡时间的影响.当SiO2乙醇悬浮液和壳聚糖溶液的体积比为1∶10和1∶5时,复合膜呈现疏油性;当SiO2乙醇悬浮液和壳聚糖溶液的体积比大于等于1∶2时,复合膜的水下油滴接触角OCA大于150°.当SiO2乙醇悬浮液和壳聚糖溶液的体积比为1∶1、浸泡24 h时,复合膜水下疏油性最好,水下油滴接触角OCA达157.8°,滚动角SA为1.9°.复合膜可用于水下油滴的操控,实现了溴(Br2)和苯乙烯在油滴微反应器中的加成反应.     

氨基改性介孔二氧化硅的制备及其吸附性能研究

合成了一种具有较大孔径的氨基改性介孔二氧化硅材料(m-MCF)。通过XRD、TEM、低温氮吸附、TGA、FTIR以及原子吸收光谱(AAS)等表征方法对产物的结构和性能进行的分析表明:利用三甲基苯为扩孔剂制备得到的介孔材料具有较大的孔径，有利于功能基团对孔内表面的改性。当氨基改性介孔材料后，该材料仍然保留较大的孔径(22 nm)和较高的比表面积(444 m²·g^-1)。研究发现:与改性而未扩孔的介孔二氧化硅SBA-15相比，该材料对铜离子的吸附能力提高了2倍。     

超疏水超亲油不锈钢网的制备工艺优化及其性能研究

采用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)对纳米二氧化硅(Nano-SiO2)进行疏水改性,通过一步浸渍法将疏水Nano-SiO2负载在化学刻蚀后的不锈钢网表面.以空气中水的静态接触角为评价手段,优化制备工艺并研究改性剂HDTMS的用量、改性时间、改性温度以及浸渍时间对疏水处理后不锈钢网的影响.采用透射电子显微镜(TEM)...     

环氧/硅藻土减轻材料的制备及其性能

以环氧树脂为基体、硅藻土为填料、γ-氨丙基三乙氧基硅烷为偶联剂、酚醛胺为固化剂,制备了可用于低密度水泥浆的活性减轻材料HXJ-30,采用FTIR,SEM和TG对HXJ-30的分子结构、微观形貌、热稳定性进行了表征。结果表明HXJ-30具有良好的热稳定性、亲水性及抗剪切性。     

超疏水磁性Fe3O4/聚多巴胺复合纳米颗粒及其油/水分离

借助于多巴胺在Fe3O4纳米颗粒表面自聚合形成聚多巴胺薄膜制备出Fe3O4/聚多巴胺(Fe3O4/PD)复合纳米颗粒,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪对样品的形貌、结构及成分进行分析.所制备的颗粒经1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷化学修饰后表现出超疏水性.有趣的是,超疏水性的Fe3O4/PD纳米颗粒包裹在水滴表面能形成磁性液珠,该液珠(4μL)在亲水性玻璃表面上的接触角高达164°、滚动角为8°.这些磁性液珠具有良好的机械稳定性和强度,同时研究了外部磁场驱动液珠在平面、曲面、油相中运动.结果表明,磁性液珠能够有效应用于操作微流体装置中的液体输送.水滴在Fe3O4/PD纳米颗粒构成表面的接触角超过150°,而油滴则接近0°,因此,在磁场存在下,这些颗粒能用于吸收油水混合物中的油滴而实现油水分离.此外,回收的Fe3O4/PD纳米颗粒保持着超疏水性且能再次利用.     

3-氨丙基三乙氧基硅烷对溶胶-凝胶法苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物/SiO_2杂化材料的制备与性能的影响

用３ 氨丙基三乙氧基硅烷（ＡＰＴＥＳ）作为偶联剂，通过溶胶 凝胶（Ｓｏｌ Ｇｅｌ）过程制得两相以共价键结合的透明苯乙烯 顺丁烯二酸酐共聚物／ＳｉＯ２杂化材料．通过ＦＴＩＲ分析等证实了材料有机相与无机相间是以共价键结合的．分析了材料热处理温度和分别用盐酸或氨水作催化剂时对材料溶胶分数的影响、偶联剂及其用量对溶胶 凝胶体系凝胶时间的影响、并研究了杂化材料中无机含量对材料折射率和Ｔｇ的影响