环境友好水性体系制备油水分离超疏水海绵

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随着工业快速发展,海洋溢油和有机溶剂污染频繁发生,这些油类物质在水中难以生物降解,不易清除,不仅对生态环境造成影响,也对人类健康造成潜在隐患。目前常用的水体油污清除方法如:现场燃烧、化学分散及微生物处理法等,在回收处理油污时,因其局限性会产生二次污染。因此,寻求高效便捷且绿色环保的油污处理技术迫在眉睫。而吸油材料因其高效优异的吸附性能,可循环利用并不产生二次污染,近年来被广泛用于油污的处理。三维立体多孔材料由于高开孔率、较大的比表面积、良好的弹性和优异的储油效果,已被用于疏水材料的制备。现有部分疏水多孔材料在制备过程中涉及有机溶剂的使用而产生污染,吸油能力和油水分离效果存在缺陷,且制备成本较高,这均限制了其实际应用。本课题研究在于通过简单便捷制备方案获得高效疏水吸油材料,为原油污染海水以及含油工业废水的净化提供廉价的方案。1.采用密胺海绵作为基体,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为疏水材料,通过简单的一步浸涂法使海绵骨架修饰有机硅疏水层从而制得三维立体高效疏水吸油海绵,其对水的接触角达153.1°,油品接触角为0°。当固化剂为KH570,含量为1.5%,PDMS乳液固含量为20%时油水分离材料不会发生堵孔,形貌结构完整。高效油水分离海绵具备优异油水分离特性,对硅油的吸油倍率最大可达自身重量的114倍,循环使用后仍具备较高吸油能力。制备过程中所用有机硅为水性乳液,以水性乳液来制备超疏水材料,减少了有机溶剂的使用,过程简洁,绿色环保,是制备超疏水材料的理想材料。2.为进一步优化油水分离材料表面疏水特性,通过静电沉积在修饰过PDMS的海绵骨架表面修饰SiO2颗粒,同时修饰疏水氟硅烷固定SiO2颗粒,简单便捷的浸涂法制备了MF/PDMS/SiO2/氟硅烷油水分离复合材料。研究表明,SiO2颗粒在海绵骨架表面构建了优异的微纳米粗糙结构,随着SiO2颗粒量增加,粗糙度提升,有助于疏水性提高。氟硅烷是低表面能物质,其在最外层修饰后有助于材料疏水性构建。复合材料循环重复10次后仍保持高吸油率和循环重复使用性。3.采用植物中天然化合物植酸(PA)和金属离子络合形成不溶性沉淀而构建粗糙微纳米结构,并以有机硅包覆从而制备优异的油水分离复合材料。植酸和不同的金属离子络合所构建的粗糙结构不同,其中PA和Fe3+所修饰的形貌最为完整,疏水角为155.6°。考察了复合材料的油水分离效果和对不同油品的吸附性,其对油水混合物可以快速高效分离,循环重复使用后吸油率仍保持在较高水平。
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