超疏水親油3D分級結(jié)構(gòu)γ-AlOOH膜的制備及油水分離性能研究.pdf

1、本文采用簡單的水熱法以硝酸鋁為鋁源，尿素、碳酸氫鈉、草酸鈉、磷酸鈉為沉淀劑及形貌調(diào)控劑，在不銹鋼網(wǎng)表面成功制備出納米片、納米花、納米橢球、捆束狀四種不同形貌的超疏水親油γ-AlOOH涂覆的油水分離網(wǎng)膜。對所制備樣品進行了表征，并研究其油水分離性能。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　以尿素、碳酸氫鈉、草酸鈉、磷酸鈉為沉淀劑，分別研究了沉淀劑添加量、反應時間、反應溫度對產(chǎn)物形貌的影響。當尿素添加量4mmol在150℃條件下反應4h，制備得

2、到由納米片自組裝形成的納米花狀分級結(jié)構(gòu)勃姆石涂覆分離膜，單個納米花長度介于600-800nm，寬度介于400-600nm。當增加尿素添加量、反應溫度及時間時得到以納米片為底層，納米花為頂層的“雙層”結(jié)構(gòu)分離膜。當碳酸氫鈉添加量0.02mmol在190℃條件下反應24h，所得涂覆分離膜由長度800-900nm，寬度500-700nm的橢球狀勃姆石堆砌構(gòu)成。當草酸鈉添加量0.02mmol在190℃條件下反應24h，得到涂覆分離膜由長度0.7

3、-0.9um，寬度0.7-0.8um橢球狀勃姆石堆砌而成。當磷酸鈉濃度0.02mmol在190℃下反應24h，所得涂覆分離膜由納米針狀結(jié)構(gòu)自組裝形成長度約0.9-1um，寬度400-500nm的納米捆束狀分級結(jié)構(gòu)γ-AlOOH堆砌而成。
　　分級結(jié)構(gòu)勃姆石的形成機理：在水熱過程中，硝酸鋁所含的鋁離子與無機鹽水解出的氫氧根離子結(jié)合生成氫氧化鋁膠體，隨反應繼續(xù)進行生成勃姆石微晶；無機鹽水解出的陰離子與勃姆石表面相互作用，改變其表面能及

4、離子擇優(yōu)生長方向，形成不同形貌的勃姆石納米單元，這些納米單元在范德華力作用下自組裝形成分級結(jié)構(gòu)。
　　對所制備分離膜進行潤濕性測定及油水分離性能研究。結(jié)果表明：制備的γ-AlOOH膜均具有超疏水親油性能，并表現(xiàn)出良好的油水分離效率。對于尿素體系，尿素添加量為6.4mmol反應條件為150℃下4h時，所得納米花狀“雙層”結(jié)構(gòu)分離膜具有最大潤濕角169.5°，油水分離效率最高達99.5％。對于碳酸氫鈉體系，碳酸氫鈉添加量0.02mmo

5、l反應條件為190℃下24h，所得橢球狀分離膜的分離效果最佳，水的接觸角為169.5°，油水分離效率最高達99.5%。對于草酸鈉體系，草酸鈉添加量0.02mmol反應條件為190℃下24h，所得納米橢球狀分離膜具有最大水的接觸角值168.9°，油水分離效率最高達99.4%。對于磷酸鈉體系，磷酸鈉添加量0.02mmol反應條件為190℃下24h，所得分級結(jié)構(gòu)捆束狀分離膜分離效果最佳，水的接觸角為165.3°，油水分離效率最高達到98.5%