ISOBAM-104的疏水机理及其油水分离和MgO抗水化性能研究

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海上油轮泄漏事故的频繁发生,不仅对环境造成了严重破坏,而且也对人类生存产生巨大影响。而传统的油水分离方法存在成本高、循环性差及效率低等问题。针对以上问题,本论文以硅藻土多孔陶瓷为基体材料,采用热处理诱导法制备了ISOBAM-104改性疏水/超亲油多孔陶瓷并将其应用于油水混合物的分离。研究了ISOBAM-104改性剂用量、热处理温度和热处理气氛等因素对ISOBAM-104改性多孔陶瓷油水分离性能的影响,并研究了ISOBAM-104的疏水机理。此外,基于热处理后ISOBAM-104的疏水特性,研究了ISOBAM-104用量及热处理温度对MgO粉体水化性能的影响。本论文的研究结果对缓解水体污染及MgO粉体抗水化性能均具有一定的意义,主要研究结果如下:1)以硅藻土粉体为原料,ISOBAM-104为结合剂和分散剂,采用发泡-注凝法制备了硅藻土多孔陶瓷。经1473 K烧结制备的多孔陶瓷(40 wt%固含量)的孔隙率为79.5%,常温耐压强度最高可达1.62 MPa。2)以ISOBAM-104为改性剂,采用热处理诱导法制备了ISOBAM-104改性的疏水/超亲油硅藻土多孔陶瓷。当ISOBAM-104的溶液浓度为150 mmol/L时,在H2/Ar(5 vol%/H2)气氛中,经573 K/1 h热处理后,所制备的改性多孔陶瓷水接触角约为146°,其在p H=1的强酸、海水、473 K的高温及77 K的低温的环境下处理后,仍能表现出优异的耐腐蚀性。此外,采用自吸泵系统搭建了连续油水分离装置,其对白油表现出优异的油水分离性能,且经过10次循环分离后,其油水分离选择性仍高于90%。3)以ISOBAM-104和SiO2纳米颗粒为改性剂,采用同样的方法制备了ISOBAM-104和SiO2纳米颗粒共同改性的超疏水/超亲油硅藻土多孔陶瓷。当ISOBAM-104的溶液浓度为150 mmol/L且SiO2纳米颗粒的加入量为0.5 wt%时,在H2/Ar(5 vol%/H2)气氛中,经573 K/1 h热处理后,所制备的改性多孔陶瓷水接触角约为150°,其在低温(77 K)、高温(473 K)和pH=1的强酸环境下,表现出良好的疏水性。同时,采用自吸泵系统搭建的连续油水分离装置,改性多孔陶瓷对白油表现出优异的油水分离选择性及耐久性。4)以ISOBAM-104为改性剂,以轻烧MgO粉体为原料,采用热处理诱导法制备了ISOBAM-104改性轻烧MgO粉体。当ISOBAM-104加入量为3 wt%、热处理温度为523 K/1 h时,热处理后的ISOBAM-104改性轻烧MgO粉体具有优异的抗性能水化。
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