超声辅助超疏水材料制备及油水分离应用

作     者：王碧云 

作者单位：陕西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓字巍

授予年度：2019年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 0703[理学-化学] 

主      题：多巴胺 超疏水 油水分离 超声波辐射 自愈合 

摘      要：近年来,关于超疏水材料在油/水分离中的应用引起了广泛关注。研究表明,超疏水材料可以广泛应用于油品泄漏以及含油废水的处理与回收,实现资源的保护与回收再利用。目前,受海洋贻贝类粘附现象的启发,利用聚多巴胺涂层构建超疏水材料的方法被广泛报道。然而,在这些报道中普遍存在合成聚多巴胺需要消耗十几小时甚至几天的时间,所以这很大程度上限制了它的实际应用。因此,如何快速高效的实现多巴胺聚合构筑超疏水材料实现油水分离,成为亟待解决的问题。本文选用廉价易得的商品化海绵、纺织物作为基材,通过超声辅助制备超疏水材料,主要研究内容包括以下两个方面:(1)首先将多巴胺(DA)和十二烷基三甲氧基硅氧烷(DTMS)加入碱性水溶液中,然后把多种商品化多孔海绵浸入其中,通过超声辐射反应25分钟,“一步法构建出超疏水海绵。在整个制备过程中,超声辐射可以显著加速超疏水多级结构的形成。形成的超疏水海绵不仅能够高效的从油/水混合物中回收油品或者有机溶剂,而且具有良好的物理、化学及环境稳定性。并且,在多次循环吸油后仍保持高的吸油效率以及维持超疏水性能。因此,这种超声辅助构建多级结构的方法即高效又省时,可快速制备出超疏水材料并应用于油/水分离。(2)将多巴胺(DA)和十八烷基三甲氧基硅氧烷(ODTMS)放置碱性水介质中超声形成浸涂溶液。然后将棉布浸泡在上述溶液中24h,聚多巴胺(PDA)和低表面能物质(ODTMS)就会沉积在棉布表面,形成超疏水棉布,接触角高达157.8±2.4°。更重要的是,该涂层经过酸/碱或空气等离子体处理成亲水后,再对其加热或机械摩擦又可恢复超疏水,说明该涂层具有自愈合特性。所制备的超疏水织物可作为滤网或者吸油材料对油/水混合物进行分离,分离效率在90%以上。