基于超疏水分离膜的制备与油水分离应用研究

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1、大连理工大学硕士学位论文超疏水分离膜的制备与油水分离应用研究姓名：秦福涛申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：于志家20090601大连理工大学硕士学位论文摘要本文通过喷枪喷涂一高温塑化的方法，成功地在不锈钢网基底上制备出了聚四氟乙烯(PTFE)一聚苯硫醚(PPS)复合涂层网膜，该网膜具有超疏水性和超亲油性。经接触角测量仪测定，水滴在网膜上的静态接触角达到156．30，接触角滞后约为4．30(5ttL液滴)，而对柴油和煤油的接触角接近00。通过扫描电子显微镜分析发现了PTFE-PPS复合涂层网膜上附着了由大量微细颗粒堆积而成的粗糙结构，同时发现微细颗粒上存在纳米级的“网格”结构。通过W

2、enzel模型分析表明，网膜表面所具有的微纳米结构能够大大提高网膜表面的疏水性和亲油性，对网膜表面具有超疏水性和超亲油性起到了决定性作用。本文考察了水滴和油滴在PTFE-PPS复合涂层网膜上的行为，检测了网膜的铅笔硬度、柔韧性、与不锈钢网基底附着力等性能，同时还考察了网膜在不同的介质溶液中浸泡后的腐蚀情况。实验结果发现，该网膜具有超疏水、超亲油、硬度高、与金属基底附着能力强、柔韧性好、抗腐蚀等特性，为下一步应用奠定了基础。利用PTFE—PPS复合涂层网膜的超疏水和超亲油两个极端性质，将网膜应用到油水分离当中。本文自制一种简易的间歇性多级油水分离装置，考察了该网膜对油和水的分离能力。经过网膜

3、分离后的水样通过有机溶剂萃取一紫外分光光度法检测其中的含油量。通过实验，测试了油在水中不同存在状态、初始含油量、不锈钢网基底孔径、网膜分离级数等因素对分离效果的影响。实验结果表明，目前此网膜只适用于浮油(分层油)的分离，不适用于乳化油分离；初始含油量越多，除油率越大；不锈钢网基底孔径越小，经网膜分离后的水中含油量越小、除油率越大。将400目(O．038ram)不锈钢网为基底的PTFE—PPS复合涂层网膜组装成油水分离器，先后设计两套油水分离装置，对油水进行相应的分离操作，实验结果表明，经过改进后的油水分离装置的分离效果更加稳定；油水混合液流量越小，分离后水中含油量越小，除油率越大；该装置可

4、将油水混合液16．9wt％(约163．79／L)的含油量分离到20mg／L。关键词：超疏水；超亲油；PTFE-PPS复合涂层网膜；油水分离；除油率超疏水分离膜的制备与油水分离应用研究ThePreparationandApplicationofSuper-HydrophobicFilmsforOil／WaterSeparationAbstractPolytetrafluoroethylene(PTFE)-polyphenylenesulfide(PPS)compositecoatingmeshfilmwassuccessfullypreparedbyaspray-plasticizingme

5、thodonthestainlesssteelmesh．Thesecompositecoatingmeshfilmsshowsuper-hydrophobicandSlll’er—oleophilicproperties．Contactangleofthismeshfilmis156．3oforwater,andcloseto00fordieseloilandkerosene．111econtactanglehysteresisisabout4．3o(5lxLdroplet)forwater．ThesurfacesofthepreparedPTFE-PPScompositecoatingm

6、eshfilmswereanalyzedthroughscanningelectronmicroscopy(SEM)．Itisshownthatlotsofparticleswithmicroscaleaccumulateonthesurfaceofthemeshfilmandon也eseparticlesfindreseausofnanometerscale．ItwasanalyzedbyWenzelmodelthatthemicro．andnanostructuresonthesurfaceofmeshfilmcouldenhancehydrophobicityandoleophili

7、cityofthesurface．Surfacemicro—andnanostructuresisthekeytoPTFE-PPScompositecoatingmeshfilmswithsuper-hydrophobicityandsuper-oleophilieity．PerformanceofPTFE—PPScompositecoatingmeshfilmswasstudiedinsomeaspects．sucha