【摘 要】
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石油溢出和工业油污泄漏对环境造成了严重污染,对资源造成了巨大浪费。因此,油/水混合物,特别是稳定油水乳液的有效分离,引起了广泛关注。三维多孔材料,尤其是商用海绵,因价格低廉、性能优良,在工业含油废水处理方面具有优势,已被大量用于油/水分离材料的制备。但商用海绵既吸油又吸水,无法直接用于油水分离,需要对其进行改性。点击反应快速、条件温和、效率高,近年来也被用于海绵的疏水改性,主要是在海绵表面进行巯基
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石油溢出和工业油污泄漏对环境造成了严重污染,对资源造成了巨大浪费。因此,油/水混合物,特别是稳定油水乳液的有效分离,引起了广泛关注。三维多孔材料,尤其是商用海绵,因价格低廉、性能优良,在工业含油废水处理方面具有优势,已被大量用于油/水分离材料的制备。但商用海绵既吸油又吸水,无法直接用于油水分离,需要对其进行改性。点击反应快速、条件温和、效率高,近年来也被用于海绵的疏水改性,主要是在海绵表面进行巯基-烯烃点击反应,接枝疏水组份,实现表面组成的改变,但表面粗糙度较低,多为波纹褶皱,不利于获得超疏水性能。此外,利用分散点击聚合可制备各种功能粒子,如在海绵表面直接进行原位点击聚合,接枝疏水粒子,则可使海绵快速简便地获得超疏水性能并用于油水混合物的高效分离,然而,目前还鲜有相关研究报导。本论文在海绵表面进行原位点击分散聚合,接枝疏水亲油粒子,通过研究粒子成分、改性影响表面组成、形貌的因素来调控、获得超疏水海绵,并探究其在油水及乳液分离方面的应用。粒子的引入显著增加了表面粗糙度,同时长链烷烃的存在降低了表面能。研究内容如下:1.巯基-环氧二组分树莓状粒子的制备及性能研究:选用DPMP（肌醇六（巯基丙酸酯））和TGMDA（4,4-二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺）两种多官能团单体,采用一步分散聚合法,制备了巯基-环氧二组分树莓状粒子;考察了溶剂种类、单体浓度等因素对树莓状粒子的形貌和粒径大小的影响;探究了树莓状形貌的形成原因;得到了大小均一、粒径可调、表面粗糙的树莓状粒子,为树莓状粒子的制备提供了一种高效可行方法。2.巯基-异氰酸酯-胺基三组分疏水吸油粒子的制备及性能研究:选用PETMP（季戊四醇四-3-巯基丙酸酯）、IPDI（1,3,3-三甲基-5-异氰酸基-1-异氰酸（基）甲基环己烷）和ODA（十八胺）单体,采用两步加料分散聚合法,一锅制备了巯基-异氰酸酯-胺基三组分吸油疏水粒子;考察了单体浓度、十八胺用量等因素对粒子形貌和粒径以及粒子吸油能力的影响;得到了粒径可调、表面粗糙的疏水吸油粒子。3.海绵表面接枝粗糙的疏水亲油粒子及疏水吸油性能研究:在海绵表面进行原位点击分散聚合,接枝疏水亲油粒子,获得了表面水接触角高达151°的疏水海绵,对其疏水吸油性能进行了详细研究。所得海绵对二氯甲烷的吸附倍率最高,可达121 g/g,循环吸附20次后,仍可达到初始吸油率的90%,不仅可以吸附水面的油和水下的油,还对油水乳液具有一定的分离吸附效果,分离效率达82.76%。该结果表明改性海绵具有分离分层油水和吸收油/水乳液中油滴的双重功能。
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