金属钛及滤纸的表面修饰及其分离吸附性能的研究

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本论文以钛丝/网和滤纸为基础材料,在钛丝/网和滤纸表面构建光敏纳米Ti O2结构进而制备了超疏水钛丝/网和滤纸。研究了超双疏钛网的机械稳定性和化学稳定性,以及超双疏钛网的自清洁应用和油水微分离与油油微分离的应用,也研究了润湿性不同的钛丝在纤维填充型管内固相微萃取方面的应用。将它们进行简单处理后制备管内固相微萃取装置,与液相色谱在线联用实现在线富集分析环境中常见的环境雌激素和多环芳烃。同时也研究了二氧化钛修饰的超疏水滤纸的乳液分离应用,由于纳米Ti O2的光敏性,经光照得到Janus膜并研究了Janus滤纸油水分离应用、在空气中的单向传输以及在液液界面之间的单向传输应用。1通常具有低表面坚固性的超两疏表面,因为它们的机械强度低且容易磨损因此不适合实际应用。试验使用20 m M氢氟酸在160°C下通过水热法在钛网表面上原位合成了纳米级花状Ti O2,在密封的水热釜中持续保持8小时。然后用低表面能的1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷进行化学改性后,形成了具有优异化学和机械耐久性的超两疏涂层。用紫外线照射8 h后,用于油/水和油/油微量分离。这归因于其对具有不同表面张力的液滴的单向渗透。具有光化学活性的智能超双疏网可能会通过表面张力对不同表面张力的液体进行门控和分类。2在样品预处理中单独评估吸附剂和目标化合物之间的疏水/亲水相互作用是一个巨大的挑战。在此,制造了具有可切换表面润湿性的智能钛基板并选择作为溶液的吸附剂。通过简单的水热蚀刻和化学改性制备钛丝和网,以构建超亲水和超疏水表面。在钛基板表面原位形成的Ti O2纳米颗粒的微/纳米分级结构表现出可切换的表面润湿性。在紫外线照射约15.5小时后,超疏水基材变为超亲水。采用SEM、EDS和XRD观察了金属丝的形貌和元素组成,并使用Ti网格通过接触角测角仪测量了它们的表面润湿性。将原始亲水钛丝、所得超亲水钛丝、超疏水钛丝和紫外线照射的超亲水钛丝分别填充到不锈钢管中作为吸附剂,用于在线管内固相微萃取与高效液相色谱法结合使用时,比较应用四种线材提取水样中的六种雌激素。样品体积为60 m L,进样速度为2 m L/min,解吸时间为2 min,流动相为乙腈/水(47/53,v/v)。结果表明,超亲水钛钛丝和紫外辐照后的超亲水钛丝对雌激素极性化合物的提取效率最高,富集因子在20~177之间,而超疏水钛丝对五种多环芳烃(PAHs)等非极性化合物的提取效率最高。结果表明,萃取效率主要取决于吸附剂的表面润湿性和目标化合物的极性,这符合“相似相溶”的分子理论。3具有单向液体传输特性和乳液分离特性的纤维织物到了科学界和工业界的广泛关注。然而,纤维织物的孔径大小是实现单向液体传输和乳液分离的重要因素。在此,我们将二氧化钛、二氧化硅、硅酸四乙酯、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷等在无水乙醇中搅拌,通过一步涂覆法,纳米Ti O2增加滤纸的粗糙度,1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷降低滤纸的表面能,制备了超疏水滤纸,且缩小了滤纸孔径,并成功用于乳液分离。由于纳米Ti O2的光敏性,用紫外光照射打孔超疏水滤纸的其中一面,使得被照射的一面由超疏水性转变为超亲水性,得到Janus滤纸,成功用于油水分离、乳液分离、在空气中水的单向传输以及在液液界面之间液体的单向传输等。
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