超疏水超亲油SiO2/酚醛树脂涂膜滤网的制备与油水分离性能研究

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随着日益增长油品的开采,石油运输业蓬勃发展,油类的泄露问题在近几年变成焦点。如此泄露随之带来了严重的水体污染,生物消亡等一系列环境问题,因此油水分离这一应用具有重大的研究意义。传统的油水分离技术往往存在制备工艺复杂,制备条件苛刻,应用范围有限,污染环境,稳定性差,无法较长使用,效率低,耗资大等缺点。因此,通过采用廉价的原料和简易的制备方法,快速制备出稳定、无毒无害、可重复使用的超疏水超亲油网膜用于油水分离具有十分重要的意义。为此,本文从以下几个方面进行了研究。(1)利用酚醛树脂和疏水型二氧化硅纳米粒子作为原料,在旋涂有酚醛树脂玻璃板上再旋涂疏水纳米二氧化硅粒子,通过加热固化锚定粒子的方式,将疏水型二氧化硅粒子固定在涂膜表面,成功制备出了超疏水超亲油的SiO2/酚醛树脂涂膜。通过对涂膜表面进行测试及表征,涂膜硬度达4H,附着力等级为3级且具有较好的透明度以及耐高温的性质。同时,该涂膜呈现超疏水性和超亲油性,其水接触角为155.2±0.6°,滚动角为3.1±0.8°,油的接触角为1±0.1°。而且该超疏水涂膜具有优异的自清洁性,耐磨性,以及抗酸液、碱液的腐蚀性。(2)将上述制备超疏水超亲油的SiO2/酚醛树脂涂膜的方法用于滤网,制备出超疏水超亲油的SiO2/酚醛树脂涂膜滤网。利用SEM、EDS、AFM等对滤网表面进行表征,结果显示疏水纳米二氧化硅粒子和酚醛树脂涂膜均匀附着在基底上,构造出了均匀的微纳米结构。接触角测量仪(OCA)显示滤网表面的水静态接触角为155.4±0.3°,水滚动角为7.1±0.8°,滤网表面的油接触角小于1°。该超疏水超亲油SiO2/酚醛树脂涂膜滤网的机械化学稳定性均好,所制备的样品进行反复摩擦30次后水接触角仍达到152.8±0.5°,涂膜可耐受pH=2、pH=13、盐浓度为3.5wt%的溶液中400小时浸泡,以及甲苯、乙酸乙酯、丙酮、四氢呋喃和乙醇中40小时浸泡。该滤网的油水分离效果稳定优异,对异辛烷、汽油、正己烷、十二烷、食用油、二氯甲烷、三氯甲烷油和水的混合物的油水分离效率均超过97%,循环使用50次后保持99.0%以上的分离效率和150°以上的水接触角。
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