PET滤料表面化学沉积镍粒子及其油水分离性能研究

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在石化、机械、皮纺织等工业生产过程中会产生大量的含油废水,使油水分离材料日益受到研究者们的关注,特别是复杂环境下乳化含油污水的处理。传统聚合物过滤材料在油水分离过程中会遭受油滴附着,导致孔堵塞,通量和分离效率迅速下降,因此,能够抵御油滴污染的表面超浸润性材料成为研究的热点之一,尤其是具有水下超疏油界面的材料。无机纳米粒子与聚合物过滤材料复合是制备超浸润性聚合物材料的有效途径,本文通过在聚合物PET(聚酯)滤材上通过化学沉积金属镍并对其进行表面改性,制备了具有超浸润性、高通量、高分离效率的过滤材料。本文主要研究如下:
  (1)在无机纤维网PET上面包覆了纳米Ni层,纤维束被Ni(NP)完整的包覆住,金属层将PET的有机长链覆盖住,给予材料表面高表面能和亲油性,氧化后金属羟基伸展出给予材料表面亲水性,同时微纳粗糙复合结构放大了材料的亲水亲油性。最后得到的NPT滤材的空气中的水油在接触到材料表面后很快浸润渗透过材料,达到了双超亲性,并且水下油接触角为153°;不需要外力驱动的条件下,在重力驱动即可快速分离油水,通量达到了289(L?m-2?h-1),分离效率达到了84%,在多次分离中的20次以上的高速分离效果,且大多数油分离效率>83%。
  (2)在PET上先行涂覆PVDF(聚偏氟乙烯)薄层,构建具有海绵状支撑层的优异结构,再通过金属沉积及氧化改性给予NPF材料超浸润性,海绵状支撑层上同样出现了纳米金属晶体,提高了整体材料的浸润性能力。负载0.02gNi的复合材料在空气中油水浸润性变现为均在3s内浸润通过,且水下油接触角达到了147°。其油水分离通量为340(L?m-2?h-1),分离效果达到了99.914%,同样的对各种不同油水同样具有非常高的分离效果>99.9%,具有高分离效率的同时也能分离至少19次依旧有96.23%。
  两种滤材的超浸润性使其具备高通量、高分离效率并能持续有效的分离油水混合物,这种持续有效的长时间分离能力在乳液分离中是必不可少的。
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