超疏水油水分离材料研究进展

近年来,石油泄漏和有机污染物排放对环境和生态系统造成了严重甚至不可挽回的损害,油水分离已成为一个全球性的挑战,如何处理油水混合物并将其有效分离已成为目前亟待解决的问题.许多仿生超疏水材料已被用于选择性油水分离研究,显示出诱人的应用前景.本文作者简要介绍了自然界超疏水现象以及固体表面浸润性理论,分析了材料的疏水亲油原理,重点介绍了近年来超疏水油水分离材料的研究应用进展,并对本领域的研究趋势进行了展望.     

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。     

油水分离用超疏水纤维素基织物的制备及研究进展

近年来,石油泄漏和有机污染物排放对海洋环境和人类健康造成了严重的危害,开发高效、耐用的油水分离材料处理含油废水势在必行.纤维素基织物由于其多孔性、可再生性及优异的柔韧性在油水分离材料的制备中受到广泛的关注.本文详细介绍和讨论了各种不同方法制备超疏水纤维素基织物的研究现状,并阐述了超疏水纤维素基织物在油水分离中的应用,最...     

用于分离油水乳液的先进材料

海洋原油泄漏事故的频发以及工业污水排放量的日益增加,给生态环境和人类健康造成了巨大的威胁,因此,开发应用于油水分离的先进材料是重要的研究任务。相较于不混溶的油水混合物,油水乳液(也称为乳化油水)的分离是一个更加艰巨的挑战。本文以分离油水乳液的材料作为研究体系,首先从本质上分析了油水乳液的形成机理以及分离原理,强调了“尺寸筛分”效应和膜破乳技术的重要性;然后从基材的角度全面介绍并讨论了常用于分离乳化油水的先进材料的最新进展,详细阐述了各种不同改性方法在油水分离领域中的应用。对材料进行改性的出发点是“合适的孔径”以及“特殊润湿性能”,并能满足优异的分离能力、渗透能力、抗污染能力、机械能力和稳定性,而这些性能在实际的分离操作中是非常关键的。环境系统在未来会变得越来越复杂,真实环境下的油水乳液大多含有较多的污染物,而且分离条件大多较苛刻,因此油水分离材料需要不断地改进,以满足这样的条件。我们相信,未来能在苛刻条件下高效分离多种油水乳液和其他杂质的多功能性先进材料会有巨大的应用前景。     

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。     

选择性油水分离材料

水是人类赖以生存的基础,其重要性不言而喻。但是,当前水环境日益恶化,水污染日益加重,尤其是石油泄漏和有机污染物肆意排放给环境和生态系统造成了不可挽回的损害。因此,高效油水分离已成为亟待解决的问题。当前主要通过物理吸附、化学分散以及生物降解等方法进行油污清理;化学分散和生物降解法易对海洋环境造成二次污染,而物理吸附具有易于回收及无污染等优点。本文综述了近年来物理过滤和物理吸附油水分离材料的研究现状及尚待解决的难点,同时也展望了该领域未来研究的热点及发展方向。     

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.     

油水分离材料进展

概括了包括物理分离、化学处理以及微生物分解三种常用油水分离方法,并全面综述了目前常见的油水分离材料的研究现状及进展,根据多孔分离材料的基体分为无机材料与高分子材料两大类,并探讨了分离材料的亲油性和疏水性,最后指出了该领域目前存在的问题及未来研究趋势。     

含油废水处理用分离材料研究进展

油水分离是工业废水处理过程中的难点。近年来,随着水处理技术和新材料研究的发展,各类新型的油水分离材料层出不穷。本文在总结了各种含油污水的特征和不同油水分离过程的不同需求的基础上,结合目前所开发的油水分离材料包括无机膜材料、聚合物膜材料和改性聚氨酯海绵材料的性能特点,介绍了它们在处理含油废水中的应用的最新研究进展,并对含油废水处理方法发展趋势进行了展望。     

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。     

纤维素基超润湿材料在油/水分离应用中的研究进展

本文总结了纤维素基材料在油/水分离方面应用的研究进展。 以不同润湿性表面在油/水分离中的应用为切入点,介绍了3种不同的纤维素基油/水分离材料, 并结合作者所在课题组的研究工作,重点介绍了智能响应型油/水分离材料。 同时也总结了纤维素基超润湿材料在油/水分离之外的应用。 文章最后展望了纤维素基超润湿材料未来的研究方向并提出了亟待解决的问题。     

Oil/Water Separation with Selective Superantiwetting/Superwetting Surface Materials

The separation of oil from oily water is an important pursuit because of increasing worldwide oil pollution. Separation by the use of materials with selective oil/water absorption is a relatively recent area of development, yet highly promising. Owing to their selective superantiwetting/superwetting properties towards water and oil, superhydrophobic/superoleophilic surfaces and underwater superoleophobic surfaces have been developed for the separation of oil/water‐free mixtures and emulsions. In this Review, after a short introduction to oil/water separation, we describe the principles of materials with selective oil/water absorption and outline recent advances in oil/water separation with superwetting/superantiwetting materials, including their design, their fabrication, and models of experimental setups. Finally, we discuss the current state of this new field and point out the remaining problems and future challenges.     

三醋酸纤维素纳米纤维膜的制备及其油水分离应用

石油开采和油船运输泄露的油污污染日益突出,使得质轻、亲水疏油的油水分离材料得到广泛关注。本文在无任何添加剂条件下,以三醋酸纤维素(TCA)/N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)溶液通过热致相分离(TIPS)制备TCA纳米纤维膜。研究了淬火时间、温度和聚合物浓度等条件对TCA纳米纤维膜形貌的影响。TCA纳米纤维膜的形貌、孔隙率和比表面积通过SEM、乙醇法和N2吸脱附表征。实验结果表明,最佳实验条件为:淬火时间180 min、淬火温度-20℃、聚合物质量分数5%,得到直径为(110±28)nm均匀纤维膜。与块状TCA流延膜相比,TCA纳米纤维膜的高孔隙率和大比表面积以及表面特殊的微/纳结构,使其水接触角由86.2°增加到137.5°。由于高疏水性和亲油性以及强烈的毛细作用,TCA纳米纤维膜的吸油容量达到21.5 g/g,分别是流延膜的20~42倍,且可快速吸收油水混合物中的油层。TCA纳米纤维膜是一种可生物降解的溢油污染清洁材料。     

基于贻贝仿生化学的分离功能材料

贻贝仿生的表面化学是近年来材料学、化学、生物医学等领域的交叉研究热点。多巴胺可以作为贻贝足丝蛋白(Mfp)超强黏附特性的模型分子,通过复杂的氧化-自聚和组装,形成多种功能的聚多巴胺(PDA)纳米涂层和纳米粒子,在分离膜、吸附材料、生物医用材料、生物黏结剂等领域有着广阔的应用前景。本研究小组近年来持续开展了基于贻贝仿生化学的分离功能材料制备与结构调控的研究工作,率先将多巴胺表面沉积方法应用于多孔分离膜表面的构建与功能化,提出了多巴胺的自聚-沉积过程模型,进而验证了PDA沉积层的纳滤分离特性,建立了一条简单方便的膜表面功能化与纳滤膜制备新途径。本文主要对基于贻贝仿生化学的分离功能材料,特别是分离膜的研究进展进行综述,并对将来的发展趋势进行展望。     

超浸润光热材料的构筑及其多功能应用研究

随着工业社会的不断发展,不同行业对于超浸润材料的功能提出了更高的要求,超浸润材料向多功能化或智能化转型成为其发展的必然趋势。同时,在人们对环境问题日益重视的背景下,符合环保可持续、高效、低耗的新技术受到关注,具有光热效应的超浸润材料作为实现油水分离、海水淡化及太阳能蒸发等领域的新兴产品而成为研究热点。本文首先介绍了近年来碳基、有机物基、半导体基及复合型超浸润光热材料构筑的研究现状并对其局限性进行了分析,然后梳理并详细论述超浸润光热材料在防覆冰、海水淡化、油水分离等领域的应用进展及其作用机理,进而总结了其目前制备过程中存在的环境危害性等问题,并对功能性与智能型超浸润光热材料的发展趋势及研究路线进行了展望。