超疏水-超親油泡沫銅的制備及油水分離研究.pdf

1、專業(yè)學(xué)位碩士論文超疏水超親油泡沫銅的制備及油水分離研究FabricationofSuperhydrophobic—superoleophilicCUFoamandResearchonOil／WaterSeparation學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：31404020孫晶大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文摘要自然界中的水資源、油資源污染日趨嚴(yán)重，危害著人類健康并造成資源浪費(fèi)，因此，油水分

2、離技術(shù)具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。利用材料特殊潤(rùn)濕性對(duì)水和油的不同作用是實(shí)現(xiàn)油水分離的重要方法。論文以泡沫銅為基體，采用氧化和化學(xué)刻蝕特種加工技術(shù)制備出超疏水超親油表面，并基于該表面設(shè)計(jì)了兩種油水分離裝置，同時(shí)，對(duì)兩種制備方法和兩種油水分離裝置進(jìn)行了一系列的研究。主要的研究工作和結(jié)果如下：(1)針對(duì)現(xiàn)有超疏水表面制備方法中存在的大量使用貴金屬、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和含F(xiàn)物質(zhì)等問(wèn)題，提出氧化法制備超疏水一超親油泡沫銅。研究潤(rùn)濕性隨氧化時(shí)間的變化規(guī)

3、律；分析超疏水超親油泡沫銅表面的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、化學(xué)組分，探明其表面特殊形貌的形成原因；檢測(cè)其耐腐蝕性和耐水壓性。結(jié)果表明，氧化處理后泡沫銅表面顯示超親水性，低表面能處理后，轉(zhuǎn)變超疏水超親油性，水的接觸角為15530，具有較好的耐腐蝕性和耐水壓力。(2)針對(duì)現(xiàn)有超疏水表面制備方法中存在的效率低、價(jià)格昂貴，超疏水性易失效等問(wèn)題，采用化學(xué)刻蝕法在泡沫銅上制備超疏水超親油表面。研究潤(rùn)濕性隨刻蝕時(shí)間的變化規(guī)律；基于刻蝕液優(yōu)先蝕除金屬表面裸露的晶界

4、、位錯(cuò)等晶體缺陷的理論，分析超疏水超親油泡沫銅表面的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、化學(xué)組分；檢測(cè)超疏水泡沫銅的耐腐蝕性和耐水壓性。結(jié)果表明，經(jīng)化學(xué)刻蝕后，泡沫銅表面顯示超親水性，再經(jīng)低表面能物質(zhì)修飾后，轉(zhuǎn)變?yōu)槌杷H油性并具有較好的耐腐蝕性，能承受12kPa的耐靜水壓力。(3)基于制備的超疏水超親油泡沫銅，設(shè)計(jì)一種針對(duì)重油水混合物的重力驅(qū)動(dòng)油水分離裝置，研究該裝置能成功分離重油水混合物的條件和機(jī)理，并對(duì)該裝置的分離效率和耐久性進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果證明，該裝

5、置不僅能成功分離重油水混合物，并具有較高的分離效率和再循環(huán)利用能力，能重復(fù)使用12次。(4)為克服傳統(tǒng)油水分離法和已有基于極端潤(rùn)濕性材料油水分離法的缺點(diǎn)，在超疏水超親油泡沫銅的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種針對(duì)海上溢油的無(wú)需擠壓、無(wú)需預(yù)先收集油水混合物、無(wú)二次污染，僅依靠表面張力和重力驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)油水自動(dòng)分離的裝置。分析該裝置的油水分離原理；研究針對(duì)不同油液的分離能力，裝置的抗風(fēng)浪能力和再循環(huán)利用能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該裝置能在僅依靠表面張力和重力的驅(qū)動(dòng)下自動(dòng)