基于超疏水超亲油铜网的小型浮油分离器的制备和性能.pdfVIP

42 江 西 化 工 2015年第 3期 基于超疏水超亲油铜网的小型浮油分离器的制备和性能 徐 瑶 王慧康 吴佳涛 罗雨林 (南昌航空大学材料科学与工程学院，江西 南昌330063； 江西省金属材料微结构调控重点实验室，南昌航空大学，江西 南 昌330063) 摘 要：以紫铜网为原料，使用硝酸银水溶液浸泡法在铜网表面形成亚微米级粗糙结 构，然后使用正十二硫醇修饰降低表面能后得到了具有超疏水超亲油性能的铜网样品。 使用扫描电镜观察了样品表面的微观形貌，使用x射线光电子能谱分析了样品表面的化 学组成。将超疏水超亲油铜网折叠成方形小盒后得到了一种简单的小型浮油分离器并研 究了其对水面浮油的分离能力。结果发现这种小型油水分离器能够实现对水面浮油的高 选择性、高速和高效率分离 ，1O次分离循环后其分离效率仍高达93％，具有优异的重复性 分离能力，并能实现浮油回收。另外，超疏水超亲油铜网材料具有优异的化学稳定性，能 够长期与油类物质和模拟海水接触，且能承受 18．9cm的水柱压力。 关键词：超疏水性 超亲油性 铜网 油水分离 稳定性 超疏水表面是指对水滴的静态接触角大于 150。， 接原位分离和回收的报道很少。 同时滚动角小于1O。的固体表面 ¨J。超亲油表面则 在本工作中，我们主要探索研究基于超疏水超亲 指对油滴 (如汽油、煤油、甲苯、正十六烷等低表面张力 油铜网的小型浮油分离器从水面直接分离和收集浮油 液体)的静态接触角小于1O。(甚至小于5。)的固体表 的性能。首先使用简单的溶液浸泡法在紫铜网表面沉 面 J。近年来 ，具有超疏水超亲油性能的多孔材料在 积银颗粒 ，使铜网表面粗糙化，让后利用正十二硫醇在 油水分离领域的应用研究受到了广泛的关注。最早将 银表面的自组装降低银颗粒的表面能，由此制备得到 超疏水超亲油这一特殊润湿性用于油水分离领域的是 了具有超疏水超亲油性的铜网，整个制备过程简单 、快 国内的江雷课题组，他们在不锈钢丝 网上涂覆一层低 速 ，因而有利于这类材料的大规模生产和应用。将超 表面能的聚四氟乙烯薄层后，不锈钢丝网对水的接触 疏水超亲油铜网折叠成方形小盒后即得到一种简单新 角为 156．2±2．8。，对柴油的接触角为0±1．3。，即超疏 型的小型浮油分离器并对其分离水面浮油性能进行了 水和超亲油性。水滴在不锈钢丝网表面迅速滚离而油 系统研究。由于浮油分离器具有多孔性和亲油性 ，在 滴在表面则快速透过 ，因而实现油水分离_6J。沿着这 重力作用下，能够对水面浮油 自动收集。收集分离的 一 思路，研究人员制备了各式各样的人工超疏水超亲 浮油能够被回收利用，而水则完全被排除在浮油分离 油金属丝网用于油水分离研究。近年有关超疏水超亲 器之外，因而具有极高的选择性。由于这类基于超疏 油金属丝网的油水分离研究的报道有Yu等制备的BN 水超亲油铜网的小型浮油分离器能够快速、高效的分 修饰的不锈钢网…，Parkin等制备的硅橡胶修饰的铜 离水面浮油，且能反复使用，因而作为一种新型的油水 网[83，Zheng等制备的ZnO纳米片修饰的铜网[93，Dai 分离设备在处理实际海面溢油领域具有一定的应用潜 等报道的正十八烷基磷酸修饰的铜网 。尽管这类超 能。 疏水超亲油取得了较好的油水分离能力，但这些油水 1 实验部分 分离试验通常采用过滤法，即将油水混合物从上往下 1．1 实验材料 通过超疏水超亲油铜网，油能快速透过铜网，而水则从 200目紫铜网由无锡金属丝网制品有限公司提供 ； 铜网表面滚落，从而实现油水分离。但对于水面浮油 硝酸银