超疏水PC基多孔復合材料制備及其油水分離特性研究.pdf

1、隨著全球工業(yè)的快速發(fā)展，各國對石油和化工產品的需求量呈現出急劇增長的趨勢。與此同時，石油泄漏和工業(yè)有機物排放卻對水資源和環(huán)境造成了嚴重的污染。因此，污水處理對人類的生產和生活具有非常重要的現實意義。傳統(tǒng)油污治理的方法主要包括電化學、浮選、離心、過濾、重力分離和原位燃燒等，然而大部分上述方法由于用時較長、操作繁瑣、費用昂貴、分離效率低等缺點在實際應用時受到很大限制。近年來，超疏水材料因其特殊的潤濕性在油水分離領域展現出廣闊的應用前景，備受

2、國內外研究者的關注。其中，超疏水聚合物三維多孔材料由于具有超疏水表面、低密度、高孔隙率、大比表面積、互通孔洞結構等優(yōu)點，可以對油水混合物中的油進行高效的選擇性分離，在眾多油水分離材料中脫穎而出。
　　本文先采用聚碳酸酯(PC)和羧基化多壁碳納米管(OMWNTs)等原料，通過熱影響非溶劑誘導相分離法(TINIPS)制備出具有超疏水特性的PC基多孔復合材料(OMWNTs含量為1 wt％)。借助掃描電子顯微鏡、比表面積及孔徑分析儀、傅里

3、葉變換紅外光譜儀和接觸角測定儀等試驗儀器，對 PC/OMWNTs多孔復合材料的微觀結構和油水分離性能進行了表征，研究結果和結論如下：(1)多孔復合材料的水接觸角達到159o，油接觸角接近0o，具備優(yōu)異的超疏水/超親油特性；(2)多孔復合材料微觀結構由微納結構組成，微米尺度材料形貌是由直徑約為3-12μm的珊瑚狀粒子堆積而成，納米尺度材料形貌表明這些珊瑚狀粒子是由粗細不均、交錯連接的納米纖維網絡構成，且孔徑分布較寬；(3) OMWNTs在

4、相分離過程中通過物理作用包覆進PC納米纖維骨架中，對纖維骨架起到支撐作用，導致多孔復合材料具有高孔隙率；(4)多孔復合材料的超疏水/超親油特性使其能夠有效地對油水混合物中的油進行選擇性吸附，實現油水分離；(5)多孔復合材料對各種油和有機溶劑均具有優(yōu)良的吸附能力，飽和吸附容量可以達到自身重量的8-13倍，而且在循環(huán)使用十次后仍具備較好的吸附能力，表現出良好的循環(huán)使用性能。
　　隨后，研究了不同OMWNTs含量(1-4 wt%)對PC

5、/OMWNTs多孔復合材料結構和性能的影響。研究結果表明：(1) OMWNTs含量在1-3 wt%范圍，填料含量增加會使多孔復合材料的納米纖維骨架逐漸變細，孔徑變大，孔數量增多。隨著OMWNTs含量繼續(xù)增加(4 wt%)，多孔復合材料的納米纖維骨架開始變粗，孔徑減小，孔數量也隨之減少。因此，在OMWNTs含量為3%時，PC/OMWNTs多孔復合材料可以獲得最佳的多孔結構；(2)由于多孔復合材料結構對其油水分離性能具有決定性的影響，3 w