聚氨酯海绵基超疏水亲油材料的制备及其应用

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随着经济的快速发展,原油的开采、加工、运输以及各类炼制油的大量使用,导致大批油品进入水体,污染、毒害水产资源,恶化生存环境,危害人类健康。因此,含油废水的综合治理亦成为目前迫切需要摸索、研究的课题。在过去的几十年里,由荷叶的启发,带来了超疏水新材料的新概念,其有望应用于实际的含油废水的处理当中。然而,这些新材料却也存在着反应过程复杂、时间长、成本髙等一系列缺点,因此对新材料进行进一步的优化就显得非常有必要。聚氨酯海绵是一种轻质多孔的材料,近年来因其自身的多孔性、弹性、易大量工业化生产等特点被制备成吸附材料。本论文对具有双亲性的聚氨酯海绵进行一系列的改性,得到了超疏水亲油性质的复合新型材料。主要研究内容分为如下三个部分:  (一)采用富甲基桂源为聚硅氧烷前驱体,以商品化的聚氨酯海绵为基底,通过浸渍、水解-缩聚一步法得到聚硅氧烷改性聚氨酯海绵吸附材料。通过红外光谱、透射电镜、扫描电镜、接触角测量等手段对样品的结构和性质进行表征。最后,以柴油、菜籽油、润滑油、氯仿、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙醇、丙酮等模拟环境含油废水进行循环吸附实验,来测试改性聚氨酯海绵的吸附性能以及循环使用性能。  (二)为了进一步提高改性聚氨酯海绵材料的疏水亲油性能,选用氧化石墨烯为分散介质,通过浸渍、水解-缩聚一步法制备聚硅氧烷/氧化石墨烯改性聚氨酯海绵吸附材料,得到具有超疏水性质的海绵吸附材料。由于氧化石墨烯的加入,导致聚硅氧烷颗粒粒径更小、分布更均匀,复合材料表现出超疏水的性质。针对模拟含油废水进行的吸附实验发现,其吸附容量为自身重量的80-180倍,并且重复吸附性能稳定。  (三)金属氧化物因其成本低、环境友好、来源广泛等优点吸引研宄人员的关注。选用四氧化三铁/氧化石墨烯杂化材料作为前驱体对聚氨酯海绵进行改性,并辅以十八硫醇修饰以进一步降低其表面能,从而制备出超疏水亲油的聚氨酯海绵吸附材料。针对模拟含油废水进行的吸附实验发现,其吸附容量为自身重量的80-180倍,并且重复吸附性能稳定。同时,复合材料表现出弱磁性,提髙了材料回收利用的实用性。  本论文对聚氨酯海绵材料进行了一系列的优化改性,所制备的新型多孔改性聚氨酯海绵吸附材料具有良好的超疏水亲油特性以及较好的循环使用等优点。与此同时,因其制备过程方法简单、易于推广,为解决水面浮油污染提供了新思路。
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