金属网的表面改性及其在分离上的应用

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近年来,由于超疏水材料在很多应用领域中展示了其独特的优越性,研究和制备新型多功能超疏水材料越来越受到人们的广泛关注。在实际生活中,不同条件下对材料的润湿性要求是不一样的。很多情况下,需要液体能够很容易地从固体表面穿透,然而有时又需要固体表面对液体有很强的抵抗作用。到目前为止,绝大多数用于超疏水研究的液体都局限于纯液体(如水和有机溶剂等),很少有报道阐述互溶的混合液体在超疏水表面的润湿行为,而这种混合溶液在表面的渗透行为在工业中也发挥着重要的作用。  本论文主要包括以下几个方面:  (1)通过电镀的方法在不锈钢表面获得一层特殊的粗糙结构,确定了CuSO4溶液法电镀铜的镀液成分,最佳电镀温度、时间、电流大小。用十二烷基硫醇/巯基乙醇的混合溶液对镀铜不锈钢网表面进行改性。实验表明随着XOH(巯基乙醇的摩尔分数)的增大,表面接触角从152°下降到25°,表明可以通过控制改性剂的组成获得不同浸润性的不锈钢网,并且液滴的pH值与含盐与否对表面接触角没有影响。此外,系统地研究了乙醇/丙酮溶液在这些表面的渗透浓度,这些不同XOH(0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)表面的乙醇渗透浓度分别为39%,35%,27%,23%,16%,0;丙酮渗透浓度分别为63%,55%,50%,28%,19%,0。还利用自制装置实现了不同浓度乙醇溶液的初步分离,但其循环使用性较差,重复使用3次后出现明显变化。  (2)用十二烷基硫醇/巯基乙醇的混合溶液对铜网表面进行改性,调节XOH的大小得到了不同浸润性的铜网。系统地研究了乙醇溶液在表面的润湿性,溶液在表面的接触角随乙醇浓度的增大而减小;测定了乙醇溶液在不同铜网表面(XOH=0~1.0)的渗透浓度(渗透浓度分别为31%,33%,36%,41%,43%,47%,44%,44%,38%,33%,0),初步探讨了乙醇溶液在表面渗透与浓度和液压的关系,确定了获得最大渗透浓度的最佳总改性剂浓度为5~10 mmol/L,最佳反应时间为12h。探讨了铜网在分离实验中的循环使用性,结果表明这种铜网具有良好的循环使用性,能重复使用至少30次以上。这些研究在混合溶液的分离、流体监控等方面有潜在的应用价值。
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