仿生纖維素基復(fù)合氣凝膠的制備及其油水分離性能的研究.pdf

1、海上漏油事故的發(fā)生以及工業(yè)廢水和生活污水的大量排放，對(duì)環(huán)境造成了巨大的危害，嚴(yán)重危害到動(dòng)物和植物的生長(zhǎng)以及人們的身體健康。因此研究油水分離技術(shù)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中具有重要的應(yīng)用。近年來(lái)，由于仿生界面油水分離材料具有很高的處理效率，因此引起了人們的廣泛關(guān)注，但是現(xiàn)有的仿生界面材料價(jià)格較高，限制了其應(yīng)用。纖維素是世界上第一大可再生資源，是自然界取之不盡、用之不竭的碳水聚合物之一。本論文利用纖維素制備具有三維多孔結(jié)構(gòu)的仿生界面油水分離材料

2、，實(shí)現(xiàn)油水的高效分離和材料的循環(huán)利用。研究的主要內(nèi)容如下：
　　（1）選擇脫脂棉作為纖維素原料，NaOH/Urea/H2O溶液作為纖維素溶劑。首先通過(guò)溶膠-凝膠和冷凍干燥的方法制備纖維素氣凝膠；然后把Fe3O4納米顆粒負(fù)載在纖維素氣凝膠的表面，在氣凝膠表面構(gòu)造出微納米結(jié)構(gòu)；最后選用低表面能物質(zhì)十六烷基三甲氧基硅烷通過(guò)硅烷化反應(yīng)疏水改性氣凝膠。從SEM、XPS、接觸角等的測(cè)試結(jié)果得知?dú)饽z表面具有粗糙的微納米結(jié)構(gòu)，并且證明了氣凝膠與

3、十六烷基三甲氧基硅烷發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，從而使氣凝膠具有超疏水性，并能夠?qū)崿F(xiàn)油水混合物的選擇性分離和油品的快捷回收。
　?。?）纖維素與殼聚糖結(jié)構(gòu)相似、相容性較好。殼聚糖可以在氣凝膠表面自裝成顆粒，增加氣凝膠表面的粗糙度，但是殼聚糖氣凝膠力學(xué)強(qiáng)度低。纖維素氣凝膠力學(xué)強(qiáng)度大，但是表面光滑。結(jié)合纖維素與殼聚糖的優(yōu)點(diǎn)制備具有粗糙的表面和高強(qiáng)度的纖維素/殼聚糖復(fù)合氣凝膠。首先分別制備纖維素溶液和殼聚糖溶液，然后通過(guò)溶膠-凝膠和冷凍干燥的方法制

4、備纖維素/殼聚糖復(fù)合氣凝膠，最后選用低表面能物質(zhì)硬脂酸鈉通過(guò)靜電作用疏水改性復(fù)合氣凝膠。結(jié)果表明纖維素/殼聚糖復(fù)合氣凝膠具有粗糙的表面，并且證明了氣凝膠與硬脂酸鈉發(fā)生反應(yīng)，使氣凝膠具有超疏水性，并能夠?qū)崿F(xiàn)油水混合物的選擇性分離和油品的快捷回收。
　　（3）纖維素/殼聚糖復(fù)合氣凝膠具有一定的疏水性，為了提高復(fù)合氣凝膠的親水性，向纖維素/殼聚糖復(fù)合溶液中加入環(huán)氧氯丙烷，使纖維素和殼聚糖上的羥基更多的暴露出來(lái)，使復(fù)合氣凝膠具有超親水性、