耦合超疏水网格与针-网电极强化集雾研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qq251775522
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
水资源短缺问题日益严峻,因此,加强水资源的开发与利用成为了全社会关注的问题。大气中的水雾蕴含大量的水资源,主要包括自然界存在的浓雾与工业产生的大量水雾。因此,回收大气中的水雾是一种行之有效的节水办法。本文针对水雾收集,以制备材料为主体,开展了如下三方面工作:(1)制备了超疏水不锈钢网并考察了其集雾性能。以304不锈钢网为基材,通过电沉积法在不锈钢网表面构建了本征疏水且具有微纳米尺度的氧化铈涂层,经硬脂酸改性后达到超疏水效果。制备过程分析了电流密度、溶液浓度、反应时间和反应温度对疏水性的影响,得到最佳的实验条件为电流密度2.0 mA/cm~2、浓度0.04 mol/L、反应时间20 min、温度20℃,此时网格表面的水接触角为152.12°,是超疏水状态。由于水滴在超疏水表面易于脱落,该网格的集雾速率达到4350 mg/(cm~2·h),相比原始基体提升了1倍以上。而且,在多个测试周期中,该网格的集雾速率基本保持稳定,展现出良好的集雾效果。(2)制备了亲-疏水表面并考察了其集雾性能。以304不锈钢板为基材,经刻蚀预处理后,通过胶带掩膜遮盖构建出分隔的亲水区域与疏水区域,在疏水区域应用溶胶-凝胶结合电沉积法制备了本征疏水且具有微纳米尺度的氧化铈涂层,经硬脂酸改性后水接触角为157°,达到超疏水效果。之后通过浸泡多巴胺溶液在疏水区域增加了多巴胺亲水点。应用刻蚀基体作为亲水区域,水接触角为14°。由于亲水与疏水区域间的表面自由能梯度以及多巴胺亲水点对雾滴的捕集,这种亲-疏水表面的集雾速率达到5330mg/(cm~2·h),相比原始基体提高5倍以上。此外,该表面在大气环境中60天接触角仍保持稳定,而且在多个测试周期中速率下降小于10%。(3)设计搭建了针-网电极式装置并考察了其集雾性能。装置以针为放电极,以超疏水不锈钢网为收集极,利用外加电场主动驱赶雾滴向收集极移动。实验以回收率和能耗为考察指标,考察了装置结构参数针密度、异极距、收集极目数、收集极面积以及运行参数电压、风速和雾量的影响。结果表明该装置在不同风速和雾量条件下回收率均较高,最高达到72%,且能耗较低,低于5 kW·h/m~3。此外,装置在连续运行中回收率保持稳定。
其他文献
芳香性是化学领域重要的基础课题,至今对芳香性的研究已有200余年,但其概念却始终蒙着一层神秘的面纱。芳香族化合物于医药、食品、饲料和材料等领域也有着广泛的应用。近年来,随着实验和理论手段的不断进步,芳香性化合物的种类及判断依据也在不断扩充,该类化合物在结构、能量、电磁性质及反应性上都会表现出独特的性质。金属芳香族化合物作为芳香族分子和有机金属化学的纽带,通常有着复杂的多环体系和多种取代基作用,一直
学位
聚烯烃作为一类性能优异的材料被广泛应用于人们的生产生活之中,成为通用塑料的大宗品种。而随着时代的不断进步和人们生活水平的日益提高,传统的聚烯烃材料已经难以满足社会的需求,因此开发新型聚烯烃材料或功能化聚烯烃迫在眉睫,并已经成为了当今聚合物科学界所努力的方向之一。本论文设计并合成了两类乙烯基单体,利用多种过渡金属配合物实现了它们的立体选择性聚合,详细研究了它们的聚合性能,并探究了微观结构的差异对聚合
学位
氨是生产农业肥料与化工产品的重要原料,是人类赖以生存和发展的重要资源。工业合成氨采用Haber-Bosch工艺,至今仍贡献超过90%的氨产量,但其在高温(350~550°C)、高压(150~350 atm)下的固氮反应每年消耗全球2%的能源,同时排放全球近2%的CO2,是设备要求高且非绿色的合成氨工艺。近年来,电催化氮气还原反应(NRR)合成氨凭借其原料丰富、设备简单、绿色环保以及零碳排放等优势,
学位
面对由碳排放引发的一系列环境问题,和对于可持续发展策略和绿色化工理念的综合考虑,对于温室气体的捕集分离成为了目前需要解决的重要问题。膜分离法因其工艺简单,耗能低,绿色无污染等优势在气体分离领域具有广阔的前景。聚合物膜具有材料易得、制备简单等优势是最易实现工业化的膜类型,但是聚合物膜的气体渗透性和选择性之间受到“trade off”的制约,导致难以获得优异的分离性能。因此,出现了一些新类型的聚合物膜
学位
全钒液流电池(VRFBs)是一种大规模电化学储能技术,因其响应速度快、电池配置灵活等优点受到越来越多的关注。其隔膜作为其关键部分之一,对电池性能和成本具有重要影响。理想的隔膜应兼具低成本、低钒渗透率、高传导质子能力和高稳定性等优点。商业化全氟磺酸膜具有高的质子传导性和稳定性,但其钒渗透率较为严重,且价格昂贵,限制了VRFBs的规模化应用。聚芳醚类聚合物因成本较低和稳定性好等优点受到关注。本论文结合
学位
聚α-烯烃(PAO)可调制不同品种的机油、热传导油、压缩机油和润滑脂等,尤其能调制高温及极寒条件下的润滑油。目前用于高碳烯齐聚制备聚烯烃的催化剂依旧主要是均相催化剂。但是均相催化剂不能达到再次回收多次使用的目的。多相催化剂虽然活性比较低、选择性比较差,但是其可实现催化剂回收,可以多次催化1-癸烯聚合,减少了催化剂的浪费。因此,开发多相催化剂来有效催化1-癸烯聚合并实现重复利用对于聚烯烃的制备具有重
学位
21世纪以来,环境与发展成为现在的全球议题,各个发达国家都提出碳减排、碳中和的口号,我国作为最大的发展中国家也提出了2030年“碳达峰”及2060年“碳中和”的战略目标。因此,发展大规模的可持续能源系统是人类目前面临的主要挑战之一,同时这也是最大限度地保护我们赖以生存的家园不受破坏的有力举措。将能源从化石燃料转向绿色氢能源,是解决化石燃料短缺问题的一个有前途的替代途径。作为一种绿色制备氢能源的方法
学位
面对传统能源日益枯竭和环境污染加剧的现状,金属-空气电池(MABs)、燃料电池等先进的能源转化系统越来越受到重视。但是,氧还原反应(ORR)与氧析出反应(OER)动力学较慢、超电势高、转换效率较低,成为制约MABs、燃料电池等清洁能源设备的主要瓶颈之一。虽然Pt/C和Ru O2/Ir O2分别表现出出色的ORR和OER催化活性,但它们成本高、丰度低、稳定性差、催化活性单一,针对这些突出的问题,本论
学位
随着传统化石能源的不断消耗,各国都在寻找新能源的替代方案,生物质能是唯一的可再生含碳资源。但是生物质能本身含氧量高,导致其热值低化学稳定性差,所以将其进行加氢脱氧制备高附加值化学品是十分关键的。其中糠醛作为重要的生物质平台化合物,由富含木质纤维素的农业肥料中制备而成,其原料不在人类的食物链范围内,每年我国产量丰富,导致糠醛价格低廉,下游产品经济价值高,需求范围广泛,其中2-甲基呋喃作为糠醛加氢脱氧
学位
目前,随着工业化进程的高速发展,全世界CO2排放量逐年增加,温室效应日益加剧,为实现绿色可持续发展,碳达峰和碳中和已成为我国“十四五”时期必须着手推进的重点工作之一,因此对CO2的捕集和分离已经迫在眉睫。与传统的CO2分离方法相比,膜分离法具有分离效率高、能耗低等发展潜力。结合聚合物膜和无机膜优势的混合基质膜(MMMs)理论上可实现高渗透性和高选择性。金属有机骨架(MOF)部分有机的结构使其相较于
学位