【摘 要】
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近年来,由于受石油泄漏事故和工业破坏的严重影响,水污染物的处理一直是一个极具挑战性的话题,油水分离特别是乳液分离方向越来越引起世界各个国家的重点关注。由于超大孔的特性,橡胶基和丙烯酸酯基冻凝胶已成功应用于油水分离领域。然而,所用材料为石油化工原料。壳聚糖作为仅次于纤维素的第二大天然材料,受到了越来越多的关注,在水处理领域有着诸多的应用。在本文的研究工作中,我们选择以壳聚糖为原料,在交联剂存在下,通
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近年来,由于受石油泄漏事故和工业破坏的严重影响,水污染物的处理一直是一个极具挑战性的话题,油水分离特别是乳液分离方向越来越引起世界各个国家的重点关注。由于超大孔的特性,橡胶基和丙烯酸酯基冻凝胶已成功应用于油水分离领域。然而,所用材料为石油化工原料。壳聚糖作为仅次于纤维素的第二大天然材料,受到了越来越多的关注,在水处理领域有着诸多的应用。在本文的研究工作中,我们选择以壳聚糖为原料,在交联剂存在下,通过冷冻聚合方式制备壳聚糖基冻凝胶材料。借助于冻凝胶材料的超大贯穿通孔结构赋予的高传质、高通量的特性和较高的机械强度,以及壳聚糖所独有的理化性质和特殊的润湿性,实现了壳聚糖基冻凝胶对油水乳液快速、高效的分离。具体研究内容如下:（1）超大孔超双亲聚壳聚糖-戊二醛冻凝胶的制备及在油水分离中的应用以壳聚糖作反应单体,戊二醛作交联剂,以冰晶为致孔剂,在冷冻条件下,制备了一系列壳聚糖-戊二醛冻凝胶材料。考察了单体投入量,交联剂用量以及反应温度对材料的影响,通过红外光谱、扫描电子显微镜、压汞测试以及接触角测试等检测手段对材料的化学结构、表面形貌、孔结构、接触角等进行了表征。实验结果证实:所得壳聚糖-戊二醛冻凝胶具有微米级贯穿通孔结构,平均孔径达到80 μm左右,而且材料表现出特殊的浸润性能,即在空气中超双亲性质（测得水或油滴的接触角均为0°）,水下疏油（水下测得油滴接触角为116.7°）,油下超亲水（油下水滴的接触角为0°）。进一步研究了所得材料在油水乳液分离方面的应用。对于由三种不同类型表面活性剂提供稳定的油水乳液,所得材料均可以仅在重力作用下实现快速有效的分离,油水分离效率不低于96%,而且在三次连续流动进样不低于55 mL油水乳液条件下,所得材料依然可以表现出良好的油水乳液的分离效果,油水分离效率不低于75%,展现了其潜在的应用价值。（2）超大孔超双亲壳聚糖-香草醛冻凝胶的制备及在油水分离中的应用在第二章的实验基础上,从绿色环保的角度出发,用香草醛替代戊二醛作交联剂制备壳聚糖-香草醛冻凝胶材料。考察了单体投入量,交联剂用量、反应温度及洗脱方式对材料的影响,通过红外光谱、扫描电子显微镜、氮气吸附测试以及接触角测试等检测手段对材料的化学结构、表面形貌、孔结构、接触角等进行了表征。实验结果证实:所得壳聚糖-香草醛冻凝胶也具有微米级贯穿通孔结构,而且材料表现出与壳聚糖-戊二醛冻凝胶相似的特殊的浸润性能,即在空气中超双亲性质（水或油滴接触角均为0°）,水下疏油（水下油滴接触角为127.8°）,油下超亲水（油下水接触角为0°）。研究了壳聚糖-香草醛冻凝胶对铜离子的吸附性能,最大吸附容量达到2474 mg/g,铜离子在材料上的吸附行为遵循Langmuir吸附模型。进一步考察了其对含有Cu2+的复杂油水乳液快速分离性能,在流动条件下,所得材料表现出优异的Cu2+吸附能力,实现了一步快速分离含Cu2+的油水乳液。
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