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高内相乳液模板法制备P(BMA-co-MMA)多孔树脂及其吸油性能

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高分子材料科学与工程 2022年第2期38卷 32-38页

作者：朱媛媛朱亮翔吴明元吴庆云杨建军刘久逸张建安安徽大学化学化工学院安徽合肥230601 安徽省水基高分子材料高性能化工程实验室安徽合肥230601 安徽大学物质科学与信息技术研究院安徽合肥230601

采用高内相乳液模板法,以甲基丙烯酸丁酯(BMA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体、二乙烯苯(DVB)为交联剂、失水山梨醇油酸酯(Span 80)为乳化剂、偶氮二异庚腈(AVBN)为引发剂,合成了可压缩、高弹性的P(BMA-co-MMA)多孔吸油树脂。采用红外光... 详细信息

采用高内相乳液模板法,以甲基丙烯酸丁酯(BMA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体、二乙烯苯(DVB)为交联剂、失水山梨醇油酸酯(Span 80)为乳化剂、偶氮二异庚腈(AVBN)为引发剂,合成了可压缩、高弹性的P(BMA-co-MMA)多孔吸油树脂。采用红外光谱和扫描电镜对多孔树脂的结构进行表征,并测试了多孔树脂的力学性能,考察了单体配比和表面活性剂用量对树脂吸油性能的影响,评价了其油水分离性能。结果表明,以m(BMA):m(MMA)=7:3,Span 80用量占单体总质量的16.67%制备的P(BMA-co-MMA)多孔树脂的吸油性能最佳,对二氯甲烷的吸附量高达51.95 g/g,保油率可达93%以上。此外,该多孔树脂具有良好的超亲油疏水性,水接触角(WCA)可达到143°,油接触角接近0°,能够在20 s内完全吸附水中的甲苯,有望在油水分离方面得到应用。

关键词：高内相乳液模板法多孔吸油树脂疏水亲油性油水分离

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改性聚氨酯海绵的合成及其油水分离性能

环境科学研究 2016年第7期29卷 1083-1088页

作者：徐从斌马乐宽赵越杨文杰北京化工大学化学工程学院北京100029 北京环境保护部环境规划院北京100012

以膨胀石墨与氧化锌为原料,采用复合改性法改性聚氨酯海绵,在硅烷偶联剂的作用下,用月桂酸的醇溶液表面修饰后制备出改性聚氨酯海绵.通过扫描电子显微镜(SEM)与接触角测定仪进行表征,对改性聚氨酯海绵的吸油、吸水及循环使用性能进行了... 详细信息

以膨胀石墨与氧化锌为原料,采用复合改性法改性聚氨酯海绵,在硅烷偶联剂的作用下,用月桂酸的醇溶液表面修饰后制备出改性聚氨酯海绵.通过扫描电子显微镜(SEM)与接触角测定仪进行表征,对改性聚氨酯海绵的吸油、吸水及循环使用性能进行了测定,并试验获得了最佳的油水分离条件.结果表明:改性聚氨酯海绵具有良好的疏水超亲油性,在膨胀石墨分散液与氧化锌胶体溶液体积比为1∶1时,对于质量浓度为20 g/L的机油水溶液,饱和单位吸油量最高可达17.7 g/g,对机油的选择性吸附系数为10.41,油水分离效果最佳;在选择吸附过程中,15 min以内油水分离效率就能达到78.41%;改性聚氨酯海绵每次循环利用后,单位吸油量的减幅均低于7.3%,循环使用性能良好.研究显示,该种改性聚氨酯海绵对油水体系中的油类具有很好的选择性,吸附完成后,经过简单的挤压将油回收后即可循环利用,具有便捷、高效、循环、无二次污染的特性.

关键词：改性聚氨酯海绵疏水亲油性油水分离吸附处理

凹凸棒土基复合相变储能材料的合成与表征及其储热性能的研究

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凹凸棒土基复合相变储能材料的合成与表征及其储热性能的研究

作者：胡维君苏州大学

学位级别：硕士

相变材料(PCMs)由于具有较高的热能存储密度及近乎恒温储能的特点而成为储能材料领域研究的热点内容之一。然而,在相变过程中存在的液体泄露和形状不稳定问题成为制约其广泛应用的主要缺陷。形状-稳定技术(相变定型技术)是将相变材料与... 详细信息

相变材料(PCMs)由于具有较高的热能存储密度及近乎恒温储能的特点而成为储能材料领域研究的热点内容之一。然而,在相变过程中存在的液体泄露和形状不稳定问题成为制约其广泛应用的主要缺陷。形状-稳定技术(相变定型技术)是将相变材料与支撑材料相结合以制成形状-稳定相变材料(form-stable PCMs,FSPCMs)的一种方法,以此解决相变材料在相变过程中存在的液体泄露和形状不稳定缺陷,常用技术包括微胶囊化法、聚合物塑封定型、多孔材料稳定定型等。相比微胶囊化法和聚合物塑封定型的制备工艺复杂、成本高、机械稳定性和热稳定性难于控制等缺点,天然多孔材料具备的来源广泛,价格低廉,机械稳定性和热稳定性较好,种类繁多等特点,在相变定型技术中显示出一定的优势。凹凸棒土(attapulgite,本论文中简写为ATP)是一种具有水合链层状的富含镁铝硅酸盐无机黏土矿物材料,因具有较大的比表面积和多孔结构,较好的机械稳定性和热稳定性,一定的吸附性和催化载体等性质,而在材料、环保、石油化工、食品、农业等领域获得了广泛的应用,拥有“千种用土,万土之王”的美誉。ATP由于自身所具有的多孔结构及较大比表面积,可通过一定的毛细作用力和吸附性来实现对PCMs的塑封和形状稳定化。然而,在ATP对PCMs形状稳定化的制备过程中,还存在许多问题没有得到较好的解决,例如,因ATP和PCMs之间相容性差而导致的热能存储密度较低,ATP基FSPCMs的制备方法较为单一等。本论文研究旨在解决ATP用于相变定型技术时所存在的现有缺陷,研究一些新型ATP基FSPCMs的制备,主要研究工作和结果如下:(1)对ATP进行表面有机改性以改善其对有机PCMs相容性较差的问题,开发了一种具有经济高效、绿色环保特性的“一步法”氯硅烷改性凹凸棒土(Si-ATP),以此增强ATP对有机PCMs的形状稳定性能。以三种具有不同孔体积和相容性的ATP作为支撑材料,石蜡作为热能存储单元,制备了一系列FSPCMs。研究结果表明,Si-ATP呈现一种蓬松状蜂窝多孔结构,其孔体积有所提高,并具有优异的疏水亲油性。与ATP相比,Si-ATP对石蜡的形状稳定性能得到了极大的增强,其对石蜡的最大塑封质量可达到41.3 wt%,由此产生的热能存储密度达到83.7J/g,相比ATP基FSPCM的热能存储密度提高了 64.4%。同时,研究也表明,多孔材料的孔体积及相容性对相变定型技术具有重要影响。在一定条件下,提高多孔材料的孔体积将有利于增强所制备FSPCMs的热能存储密度,而多孔材料与PCMs之间良好的相容性将会使得FSPCMs的形状稳定性得以增强,这些结果为制备多孔材料以实现PCMs的形状稳定化提供了一种策略。(2)ATP基FSPCMs的制备方法大多为真空浸渍法,因而结合一些常用相变定型技术,拓展ATP基FSPCMs的制备方法显得很有必要。本工作中以正硅酸乙酯(TEOS)作为SiO2合成的前驱体并添加适量的ATP和石蜡储热单元,通过溶胶-凝胶法制备了一种新型FSPCM(SiO2-ATP/paraffin)。研究表明,在最佳质量比的实验条件下,ATP的加入可降低TEOS的使用量并显著提高所制备复合材料的储热性能,表现为SiO2/paraffin的热能存储密度为39.78J/g,而SiO2-ATP/paraffin的热能存储密度提高至66.20J/g。实验显示,水的侵入不会对所制备复合材料的储热性能产生影响,表明SiO2-ATP/paraffin既可以在干燥环境下做储热应用,也可以在水溶液中做储热物质应用。由于SiO2-ATP/paraffin储热效应的存在,含有SiO2-ATP/paraffin热水溶液的降温速率明显变缓,显示出较好的实际应用前景。本论文成功解决了凹凸棒土用于相变定型技术时存在的相容性较差及制备方法单一的问题,并取得了一定的实验室规模成果。本研究不仅在凹凸棒土矿物资源的价值利用方面,还在相变定型技术的降低成本和理论指导方面,均具有一定的参考价值。

关键词：凹凸棒土相变材料热能存储形状-稳定技术疏水亲油性溶胶-凝胶法

基于生物质炭及MOF框架固体酸催化剂的研究和应用

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基于生物质炭及MOF框架固体酸催化剂的研究和应用

作者：李焕南昌大学

学位级别：硕士

综合高效,绿色和可重复使用性为一体的固体酸催化剂一直是研究人员关注的焦点。本研究分为两个部分,但都用磺化的方法来制备目标催化剂。第一部分,脂肪酸与甲醇的催化酯化,4-乙基苯酚与苯甲醇的烷基化以及2-甲基呋喃与环戊酮的烷基化对... 详细信息

综合高效,绿色和可重复使用性为一体的固体酸催化剂一直是研究人员关注的焦点。本研究分为两个部分,但都用磺化的方法来制备目标催化剂。第一部分,脂肪酸与甲醇的催化酯化,4-乙基苯酚与苯甲醇的烷基化以及2-甲基呋喃与环戊酮的烷基化对于生产生物燃料具有重要意义。但是,原位产生的水会降低催化剂的酸度并引起副反应,导致催化活性和选择性不令人满意。本文中,通过生物炭与4-氯苯磺酸的一锅法磺化,首次制备了一种新型的基于生物炭的疏水性苯磺酸。它具有100-400 m2/g的较大比表面积,H2O接触角大于110°的疏水性和超过1.0mmol/g的高浓度磺酸。在脂肪酸与甲醇的酯化反应中合成生物柴油时,它显示出比磺酸树脂Amberlyst-15（86.7%）和传统的磺化生物炭-SO3H（28.0%）更高的96.0%的转化率。4-乙基苯酚与苯甲醇/2-甲基呋喃与环戊酮的烷基化反应用于高密度双环/单环生物燃料的催化效率和目标产物收率分别是 69.4%和 70.5%,分别高于 amberlyst-15（74.3%,49.4%）和 Biochar-SO 3 H（14.7%,13.0%）。此外,该催化剂比生物炭-SO3H更稳定。疏水性生物炭基磺酸催化剂的制备不仅为生物炭的高价值利用开辟了一条新途径,而且在许多酸催化的转化反应中对于产物H2O引起有害作用也提供了一种新颖有效的催化剂。第二部分,酸催化果糖脱水成5-羟甲基糠醛（HMF）对于生物精制具有重要意义。然而,原位产生的H2O降低了酸催化剂的酸度并引发了 HMF再水合为乙酰丙酸,从而导致令人不满意的催化活性和选择性。在此,首次通过用4-氯苯磺酸直接磺化金属有机骨架（MOF）来制备具有强酸性和疏水性的官能化金属有机骨架。与被氯磺酸官能化的MOF（UIO-66-SO3H,MIL-101-SO3H）相比,通过在磺酸基团和MOF载体之间引入碳链基团,疏水性得到了显着改善。所得催化剂具有大于250m2/g的大比表面积,大于1.0mmol/g的高酸密度,以及具有高达129°的H2O接触角的强疏水性。与MOF-SO3H相比,疏水性MOF-PhSO3H由于具有更好的疏水性和亲油性,在5-羟甲基糠醛的合成中具有更高的活性和选择性。此外,该催化剂具有高的循环稳定性。最后,在DMSO溶剂系统中,在120℃下,果糖完全转化,HMF的收率为98.0%。

关键词：生物炭苯磺酸疏水亲油性酯化烷基化生物燃料金属有机骨架强酸度疏水性果糖 5-羟甲基糠醛

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纳米铁氧化物及其复合物的制备及应用研究

纳米铁氧化物及其复合物的制备及应用研究

作者：曹慧敏安徽大学

学位级别：硕士

铁氧化物作为一种环保材料,在地球上分布非常广泛且储量丰富。同时,铁氧化物的研究也吸引了众多研究者的目光,尤其是在环境净化和新能源领域具有重要的应用前景。本论文首次利用L-Cys(L-半胱氨酸)作为还原剂,一步法制备了磁性Fe3O4纳米... 详细信息

铁氧化物作为一种环保材料,在地球上分布非常广泛且储量丰富。同时,铁氧化物的研究也吸引了众多研究者的目光,尤其是在环境净化和新能源领域具有重要的应用前景。本论文首次利用L-Cys(L-半胱氨酸)作为还原剂,一步法制备了磁性Fe3O4纳米粒子,并利用十八酸(SA)对其进行改性制备了Fe3O4@SA核壳结构的纳米复合物,研究其疏水亲油性能与应用;制备了片状的α-Fe2O3和α-Fe2O3复合物,并将其作为锂电池的负极材料,对其进行电化学性能的研究。具体研究内容如下：1、利用L-Cys作为还原剂,在无惰性气体保护下部分还原Fe3+,制备了球形的Fe304顺磁性纳米粒子。我们以反应温度和还原剂的比例为主要参数设计对比试验,探索反应的最佳条件。结果表明,当Fe3+/L-Cys的摩尔比为1：2.14,反应温度为80℃时,产物呈黑色,磁性最强。经过SA修饰后得到的Fe3O4@SA疏水亲油性能优异,能很好地分散在有机溶剂中形成磁流体,还可用于除去水面上的油污;并能用LB技术将Fe3O4@SA在水面形成均一的单分子膜或制备LB膜,在磁记录等方面有着重要的潜在应用价值。2、用溶剂热法合成了米粒状、盘状以及片状结构的α-Fe2O3。将其作为锂电池负极材料,充放电测试表明,米粒状的α-Fe2O3首次放电比容量为789mAh/g,但是循环性能比较差;而片状α-Fe2O3首次放电比容量达到819mAh/g,第二次放电比容量为426mAh/g,因为片状结构比表面积较大,所以20次循环后的放电比容量仍能维持在354mAh/g,因此片状的α-Fe2O3比米粒状α-Fe2O3在可逆容量和循环寿命上均有较大的提高。3、将第二章L-Cys部分还原法制备的较小直径的Fe3O4纳米粒子分散在KMnO4和乙醇、乙二醇体系中,通过溶剂热法合成了α-Fe2O3/Mn3O4纳米复合物。将产物用作锂离子电池负极材料进行充放电性能测试,首次放电比容量达1558mAli/g,20次循环之后放电比容量仍能达到528mAh/g,比上一章制备的α-Fe2O3表现出更高的比容量和更优异的循环性能,可见两种无机物的复合提高了锂电池负极材料的电化学性能。

关键词：四氧化三铁顺磁性疏水亲油性 α-氧化铁锂电池负极材料四氧化三锰

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有机硅改性棉纤维制备油水分离材料

化学与粘合 2014年第4期36卷 251-256,260页

作者：张群苑成策董巍徐云鹤徐慧芳哈尔滨工业大学化工学院黑龙江哈尔滨150001

为获得应用更为广泛的疏水亲油材料,用有机硅树脂溶胶浸润棉纤维,继而进行溶胶凝胶反应,得到复合了大量有机硅树脂的棉纤维。应用宏观亲油疏水性测试,研究反应条件和参数对疏水性的影响,应用电镜测试,并对试样进行元素分析,可发现树脂... 详细信息

为获得应用更为广泛的疏水亲油材料,用有机硅树脂溶胶浸润棉纤维,继而进行溶胶凝胶反应,得到复合了大量有机硅树脂的棉纤维。应用宏观亲油疏水性测试,研究反应条件和参数对疏水性的影响,应用电镜测试,并对试样进行元素分析,可发现树脂在纤维表面形成包裹层,从微观上解释了疏水性的原因,并讨论反应物不同配比对复合效果的影响,以及有机硅复合量对疏水亲油性的影响,最终得到3.5mol/L,5mL氨水催化凝胶的条件下得到的棉纤维样品,其复合增重倍数为2.87,质地最为松软,纤维间孔隙完整,吸油增重倍数为196.0%,吸油比最大,可以作为最佳配比使用。

关键词：超疏水棉纤维溶胶凝胶反应反应配比疏水亲油性

碳灰纳米颗粒改性的二氧化硅纤维膜油水分离性能的研究

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纳米技术 2020年第2期10卷 25-33页

作者：闫卫国陈颖娜王嫚冯志辉古金霞罗春丽天津城建大学理学院物理系天津天津城建大学控制与机械工程学院天津

传统油水分离方法主要有离心法、凝聚法、氧化还原法及盐析法。这些方法分离过程能耗高,并且分离效率低消耗大量溶剂,导致大量废物污染。为了处理油水混合物或油水乳液,许多多孔材料被应用。然而,传统的膜制造方法,如非溶剂导相分离,热... 详细信息

传统油水分离方法主要有离心法、凝聚法、氧化还原法及盐析法。这些方法分离过程能耗高,并且分离效率低消耗大量溶剂,导致大量废物污染。为了处理油水混合物或油水乳液,许多多孔材料被应用。然而,传统的膜制造方法,如非溶剂导相分离,热诱导相分离和蒸汽诱导分离等消耗大量溶剂,导致大量废物污染。本文主要提出了一种以二氧化硅纤维膜为基底,用无水乙醇与蜡烛烟灰溶液对其改性,制得具有疏水亲油性的油水分离薄膜。运用接触角测量仪、扫描电镜、拉曼光谱仪对其表面浸润性、结构、形貌和物质成分进行分析。结果表明改性后的二氧化硅纤维膜具有疏水性(疏水角可达146?)。能够选择性吸附水上浮油,还可以对油水乳浊液实现分离。该碳黑纤维膜制备工艺简单,分离过程方便,可有效解决油水分离问题。

关键词：油水分离二氧化硅纤维膜疏水亲油性蜡烛烟灰