新型多孔疏水亲油材料的制备及其吸油性能研究

作     者：杨谋园 

作者单位：浙江海洋大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高军凯

授予年度：2020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）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：多孔材料 疏水性 亲油性 循环再生 

摘      要：随着全球石油产业的不断发展,工业含油废水的排放与油污染事件时有发生,不仅造成了巨大的经济损失,也为日后的环境修复带来了挑战,甚至直接影响了人类的生活生产。为此,采用科学的方法有效地应对含油废水至关重要。当前,科学家发现使用吸附材料处理含油废水、净化水体,是一种经济有效且通用的方法。然而,传统的吸附材料存在吸附量小、孔隙率低、疏水性差等特点,已不能满足高效的油水分离要求。因此,针对以上问题,本文制备出了新型多孔疏水吸附材料,并对其吸油性能进行了研究,主要研究内容如下:（1）以棉壳为原材料,通过高温热解制备了棉壳生物炭（CNH）吸油材料,并对材料的表面形貌、表面润湿性、吸油量进行了测试。结果表明:CNH颗粒表面粗糙,具有疏水亲油特性,与油的接触角（OCA）为0°,与水接触角（WCA）为122°;CNH对柴油、植物油、润滑油、真空泵油的吸附量分别为:3.1 g/g,3.2 g/g,5.1 g/g,5.5 g/g;吸附完成后可通过热解实现CNH的简单回收处理。（2）在碱性（p H=8.5）环境下,利用多巴胺的自聚合作用制备了聚多巴胺微球,并对其进行高温热解获得介孔炭微球（MOCM）吸油材料。MOCM与油的接触角为0°,与水的接触角为134°,表明其具有良好的亲油疏水性。此外,MOCM还具有快速高效地吸附油污的能力,对柴油、植物油、润滑油、真空泵油的吸附量分别为:6.5 g/g,8.3 g/g,11.5 g/g,12 g/g;循环利用八次后,MOCM对润滑油的吸附量仍可达初始吸附能力的95.7%。（3）通过简单的溶液浸泡法将聚乙烯醇（PVA）负载到三聚氰胺海绵表面,获得具有良好疏水亲油性能的PVA/海绵吸油材料,考察了交联剂（PVA）的用量对接触角测试结果的影响,并对其吸油性能进行了测试。结果表明:当PVA占比为1wt%时,PVA/海绵具有最佳的疏水性能,水接触角为130°、油接触角为0°,对真空泵油、花生油、润滑油、柴油的吸附量分别为87.7 g/g、78.2 g/g、81.6g/g、46.3 g/g,循环利用十次后,对润滑油的吸附量可达初始吸附能力的88%。本文研发的新型多孔疏水材料具有成本低、制备工艺简单、环境友好、吸附量高、可循环使用性强等优点,在含油废水净化领域具有良好的应用前景。