壳聚糖复合材料的制备及其在油水分离中的研究-轻工技术与工程专业论文.docx

壳聚糖复合材料的制备及其在油水分离中的研究摘要石油作为一种世界上广泛应用的化石能源，在其开采、运输、贮存以及开发 使用中时有泄露发生，不仅直接造成财产损失，还会引起对土壤、水系等自然环 境的破坏。因此，探索高效的油水分离方法是有效应对漏油事故，减少财产损失 和环境危害的重要技术措施。本文使用不锈钢筛网为基底，以壳聚糖、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛为主 要原料，通过刻蚀法、涂覆法等方法制备出一系列的亲水疏油的改性筛网。通过 扫描电子显微镜（SEM）对改性筛网的表面微观形貌进行了表征，用OCA20接 触角测试仪对改性筛网的静态接触角进行测试。并分别对改性筛网的油水分离性 能、可重复使用性能以及耐碱、盐性等性质进行了研究，探讨了不同制备条件和 材料润湿性能的联系，研究结果如下：（1）在壳聚糖/氧化铝体系中，水下油滴接触角和分离效率随刻蚀时间先增 大后减小，在60min时达到最大值分别为146°和94.28%。油滴接触角和分离效 率随壳聚糖浓度先增大后减小，在浓度为0.4wt%时达到最大值146°，分离效率 最大为93.28%。油滴接触角和分离效率随氧化铝浓度先增大后减小，在浓度为 10wt%时达到最大146°，分离效率最大为93.44%。筛网在碱、盐溶液环境下均具 有稳定的水下疏油的性质，并且具有良好的可重复性使用性和分离效果。（2）在壳聚糖/二氧化硅体系中，先涂覆二氧化硅溶胶，再涂覆壳聚糖，为 保证不堵塞网孔，控制壳聚糖浓度低于0.36wt%，纳米二氧化硅浓度低于2wt%。 结果表明：油滴接触角和分离效率随壳聚糖浓度增大而增大，在0.36wt%时达到 最大分别为134°、98.91%。改变涂覆顺序，油滴接触角和分离效率随二氧化硅浓 度增大而增大，在2wt%时达到最大分别为142°、99.24%。水下接触角和分离效 率随涂覆次数增大而先增大后减小，在涂覆三次时，油滴接触角和分离效率均达 到最大，分别为143°、99.43%，显示了疏油性能。（3）在壳聚糖/二氧化钛体系中，先涂覆二氧化钛溶胶，再涂覆壳聚糖，为 保证不堵塞网孔，控制壳聚糖浓度低于0.36wt%，纳米二氧化钛浓度低于2wt%。 结果表明：水下接触角和分离效率随壳聚糖浓度增大而增大，在0.36wt%时，达 到最大分别为134°、99.29%。改变涂覆顺序，水下接触角和分离效率随二氧化钛 浓度增大而增大，在2wt%时达到最大分别为135°、99.02%。壳聚糖和二氧化钛I混合后涂覆制备的筛网，在壳聚糖浓度为0.09wt%与二氧化钛浓度为2wt%共混时，水下接触角和分离效率达到最大为138°和99.13%。（4）在壳聚糖/二氧化硅/二氧化钛体系中，制备的筛网表面具有微纳复合结构。涂覆0.09wt%的壳聚糖和2wt%的二氧化钛共混溶液后再涂覆二氧化硅制备筛 网，控制二氧化硅浓度低于2wt%。油滴接触角和分离效率随二氧化硅浓度增大 而增大，在二氧化硅为2wt%时，接触角最大为132°，分离效率达到最大为98.72%。 涂覆2wt%的二氧化硅后再涂覆0.09wt%的壳聚糖和2wt%的二氧化钛共混溶液制 备筛网，测试的接触角为139°，分离效率为99.37%。关键词：壳聚糖；润湿性；不锈钢丝网；水下亲水疏油；水下接触角；表征； 分离效率IIPREPARATIONANDOIL-WATER SEPARATIONPROPERTYOFCHITOSANCOMPOUND MATERIALSABSTACTTheoilasoneoftheworldsfossilfuelsarewidelyused,however,oilspillhappensintheprocessofextraction,transportation,storage,anddevelopment, harmingthesoil,waterandeconomy.Therefore,toexploreefficientoil-water separationtechnologyisanimportantmeasuretodealwithoilspillseffectively, reducingpropertydamageand environmental hazards.Inthisarticle,aseriesofmodifiedmeshwerepreparedbydippingcoatedand etchingmethodwithchitosan,alumina,nano-silicaandtitaniumdioxideasraw materialandstainlesssteelmeshassubstrate.Thesurfacemorphologyofmodified meshwerecharacterizedbyscanni