超亲水-水下超疏油ZnCo_(2)O_(4)-不锈钢的制备及油水分离性能研究

作     者：张跃忠 沈静 张少华 武鹏鹏 刘宝胜 ZHANG Yuezhong;SHEN Jing;ZHANG Shaohua;WU Pengpeng;LIU Baosheng

作者机构：太原科技大学太原030024 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2024年第53卷第16期

页      面：198-207页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：山西省基础研究项目(202303021211166,202203021222188) 山西省专利转化项目(202402019) 山西省重点研发项目(202102050201003,202203D111001) 

主　　题：油水分离 不锈钢网 ZnCo_(2)O_(4) 耐久性 润湿性 

摘      要：目的通过简易的方法制备耐久性的油水分离材料。方法采用水热-退火方法在不锈钢网(SSM)基底上制备了ZnCo_(2)O_(4)纳米针状阵列(ZnCo_(2)O_(4)-SSM)。利用扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱和接触角测量仪对油水分离材料的表面形貌、组分和表面润湿性进行了表征和研究。结果ZnCo_(2)O_(4)-SSM空气中水的接触角为0°,水下油的接触角≥155°,显示了超亲水-水下超疏油的特殊润湿性。ZnCo_(2)O_(4)-SSM呈现出优异的抗油污性能和重力驱动油水分离性能。对油-水混合物的分离效率大于99.8%,通量为3861~6114 L/(m^(2)·h),对水包油乳液的分离效率大于99.5%,通量为231~322 L/(m^(2)·h)。ZnCo_(2)O_(4)-SSM具有循环使用稳定性,在连续分离煤油-水混合物30次后,分离效率仍然能够达到99.8%以上。更重要的是,ZnCo_(2)O_(4)-SSM显示了优秀的长期稳定性、机械耐久性和强腐蚀环境耐久性(强酸,pH=1;强碱,pH=14;高盐,3.5%(质量分数)NaCl溶液)。结论ZnCo_(2)O_(4)-SSM以不锈钢网为载体,弥补了机械强度差的缺点。ZnCo_(2)O_(4)-SSM以高化学稳定的ZnCo_(2)O_(4)作为微纳米结构,提高了分离材料的耐久性。因此,ZnCo_(2)O_(4)-SSM制备方法简单,在工业含油污水的分离中具有很好的潜在应用前景。