發(fā)布時(shí)間：2020-03-29 01:57

【摘要】：隨著溢油事故頻繁發(fā)生,對環(huán)境危害日益加劇的同時(shí),不僅造成能源的損失,還對社會經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。為了解決由于溢油對水體造成的環(huán)境污染,越來越多的新型除油技術(shù)以及吸油材料被應(yīng)用到油水分離領(lǐng)域。將具特殊潤濕能力的多孔材料作為油吸附劑,被認(rèn)為是一種具有發(fā)展前景的水體修復(fù)方法。多孔炭材料的制備方法簡單、原料廉價(jià)易得,具有耐熱、耐腐蝕、抗輻射、無毒害、不會造成二次污染、可再生重復(fù)使用等優(yōu)異性能,作為吸附材料已經(jīng)在水質(zhì)凈化領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。將介孔通道和大孔通道進(jìn)行整合制備出分級多孔炭材料,可以在保持材料單一尺寸孔道的優(yōu)異性能以外,還能明顯增強(qiáng)材料的傳輸能力。因此,大孔-介孔炭材料可以有效移除水質(zhì)中的有機(jī)污染物,尤其是在具有一定粘度的油品中其吸附能力更加顯著。本論文以模板法為主要合成路徑,采用具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的材料作為骨架模板,制備出結(jié)構(gòu)完整的大孔炭材料。以大孔炭材料作為主要研究對象,利用蒸發(fā)誘導(dǎo)的自組裝法,將有序的介孔通道引入到大孔骨架中,構(gòu)筑出具有微-納米結(jié)構(gòu)的疏水表面。對合成的疏水大孔-介孔炭材料的形貌、孔參數(shù)、骨架結(jié)構(gòu)以及表面潤濕行為進(jìn)行深入研究,將其作為一種油吸附劑,對材料的油吸附能力、吸附行為、循環(huán)利用性能以及吸附機(jī)理能進(jìn)行探索和分析。首先,以聚苯乙烯膠體晶體作為三維有序大孔結(jié)構(gòu)的骨架模板,以可溶性酚醛樹脂溶液作為碳源,借助三嵌段共聚物作為介觀結(jié)構(gòu)的模板劑,通過雙模板路徑構(gòu)筑了三維有序大孔-介孔炭材料。樣品的大孔通道排列規(guī)則有序,展示出鮮艷的仿生結(jié)構(gòu)色,大孔內(nèi)徑處于亞微米范圍(約為221 nm),大孔孔壁上分布著納米級中孔通道(約為12 nm),表現(xiàn)出較高的比表面積(753 m2/g)和較大的孔體積(0.58 cm~3/g)。其次,簡化合成路徑,利用商品化的密胺海綿代替膠晶模板,采用浸漬輔助的蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝方法,將有序的介孔通道成功的引入到以密胺海綿為骨架結(jié)構(gòu)的三維大孔網(wǎng)絡(luò)中,大規(guī)模合成了形貌可控的網(wǎng)狀大孔-介孔炭材料。樣品的大孔通道是由內(nèi)徑約為75~112mm的不規(guī)則孔道組成,部分大孔通道間還由胞膜相連結(jié),胞膜上隨機(jī)分布著褶皺結(jié)構(gòu)。網(wǎng)狀大孔-介孔炭材料的孔壁上還表現(xiàn)出高度有序的二維六角介觀結(jié)構(gòu)(4.7~6.3nm),較高的比表面積(686~959 m2/g)和較大的孔容(0.51~0.54 cm~3/g)。樣品能夠承受500 oC以下的高溫環(huán)境,表現(xiàn)出好的熱穩(wěn)定性和阻燃性能。采用雙模板法可以對三維網(wǎng)絡(luò)的骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效地復(fù)制,合成孔道之間相互連通的大孔-介孔炭材料。由于大孔孔壁上成功的構(gòu)筑出有序的介孔通道,使得樣品具有微-納米的結(jié)構(gòu)特征,表現(xiàn)出較強(qiáng)的疏水能力(水接觸角,118.4~130.0°)。疏水大孔-介孔炭材料在極性水溶液的環(huán)境中對非極性的大分子油表現(xiàn)出很強(qiáng)的選擇吸附能力,對不同有機(jī)溶劑的吸附量達(dá)到其自重的0.9~2.1 g/g。樣品在水中吸油的吸附機(jī)理主要是借助其自身特殊的孔道優(yōu)勢,在三部分作用力下共同完成對大分子油的有效吸附。這三種作用力分別是,大孔通道對大分子油的多層吸附作用,大孔通道對大分子油的內(nèi)聚填充作用,以及中孔通道對大分子油的毛細(xì)凝聚作用。
【圖文】：

圖 1-1 (a) 重大的漏油事故; (b) 漏油事故對海洋生物造成的危害Fig. 1-1 Photographs of (a) significant oil spills and (b) oiled animals in marine environment目前，溢油事故的后期清污工作非常艱巨，美國國家海洋局在 2010 年發(fā)布的《漏油事故應(yīng)急指南》[1]指出，海上漏油事故發(fā)生后，應(yīng)該根據(jù)漏油的種類、地點(diǎn)、、泄漏規(guī)模、軌跡、持續(xù)時(shí)間以及近期的天氣情況等幾個(gè)方面來采取對應(yīng)的解決方案時(shí)還要考慮到漏油事件影響的環(huán)境范圍及影響程度。由此可見，漏油事故的處理措

第一章 緒論以及化學(xué)和生物修復(fù)手段等。在上述方法中，可采用一些疏松多孔材料放置在水面上吸附油膜進(jìn)行物理移除。這種方法可以將液體的油集中并轉(zhuǎn)移到多孔吸附劑中形成半固體的形態(tài)，通過將吸附飽和的吸附劑移除水面的同時(shí)達(dá)到油水分離的目的，因此，是最常見的一種除油技術(shù)。當(dāng)前被頻繁使用的多孔吸附劑有無機(jī)、有機(jī)以及天然材料等，如圖 1-2 所示。無機(jī)類吸附材料，包括沸石、硅氣凝膠、膨脹蛭石、粘土、膨脹石墨、活性炭等；有機(jī)類吸附材料，包括聚丙烯無紡布、聚氨酯泡沫、橡膠等；天然吸附材料，，主要包括稻草墊、絲綿、棉花、木棉、羊毛、洋麻纖維等。但是上述材料在吸附油膜的同時(shí)，還會吸附一部分水，因此吸油效率還有待提高。
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X505;TQ424

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳國達(dá);不完整大孔的測量[J];機(jī)械工藝師;1998年03期

2 ;一種安來霉素A與B分離方法[J];化學(xué)分析計(jì)量;2013年05期

3 ;美國科學(xué)家合成大孔及中孔類沸石催化材料[J];工業(yè)催化;1995年01期

4 陳毅;;大孔劈斗一次成型技術(shù)改進(jìn)[J];中小企業(yè)管理與科技(下旬刊);2014年03期

5 宋薇;馬光輝;蘇志國;;復(fù)乳法制備大孔聚合物微球[J];過程工程學(xué)報(bào);2007年05期

6 柯愛茹;林松柏;;超大孔水凝膠的應(yīng)用研究[J];黎明職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年04期

7 嚴(yán)�？担�趙麗，仇月霜，楊雅琴，沈林南;大孔弱酸樹脂對卡那霉素的吸附行為[J];華東理工大學(xué)學(xué)報(bào);1994年02期

8 唐林;;大孔氧化鋁載體制備條件的研究[J];化學(xué)工程師;2014年01期

9 茹紅強(qiáng);楚寶帥;林春青;陳思;;無模板法制備三維互聯(lián)大孔羥基磷灰石[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年11期

10 張梅,宋芹,張洪彬;大孔樹脂富集、純化仙茅總皂苷[J];華西藥學(xué)雜志;2005年04期

相關(guān)會議論文 前10條

1 代成義;劉民;張安峰;郭新聞;;堿處理法制備三維大孔沸石過程的研究[A];第十七屆全國分子篩學(xué)術(shù)大會會議論文集[C];2013年

2 何興嬌;姚克儉;沈紹傳;

本文編號：2605253