油水分离超疏水材料

1、大连工业大学2014届本科生毕业设计（论文） 毕 业 设 计（论 文） 题目：油水高效分离超疏水材料的制备 子题： 专 业： 化学工程与工艺 指导 教师： 翟 尚 儒 学生姓名： 王 忠 一 班级-学号：化工101-26 2014 年 6 月 大连工业大学本科毕业设计（论文）油水高效分离超疏水材料的制备The preparation of oil and water efficient separation of super hydrophobic material设计（论文）完成日期 2014 年 6 月 5 日学 院： 轻工与化学工程学院 专 业： 化学工程与工艺 学 生 姓 名： 王 忠

2、 一 班 级 学 号： 化工101-26 指 导 教 师： 翟 尚 儒 评 阅 教 师： 2014 年 6 月 -摘要 随着科学技术的不断发展，各行各业都在持续稳定的向前。但是在发展中有利有弊，近年来，发生过很多起原油和有机物泄漏爆炸事件,油田采出水被原油污染，这对我们周围的环境造成了严重污染，对我们的饮食造成了严重伤害。因此，迫切需要一种高效，低廉，对环境友好的方法来处理这些问题，通过制备超疏水材料进行高效的油水分离。近年来，随着人口数目的增加，所需资源的增加，我们周围的污染俯拾皆是。油污染作为一种常见的污染，对环境和生态平衡危害极大，因此如何经济，高效的完成油水分离是解决目前环境污染的有效

3、方法之一。有关超疏水的基础理论研究开始于上世纪50年代，一般将与水接触角大于150的表面就称之为超疏水表面。因其优越的自洁性有望在国防，众多工业领域和日常生活等方面有广阔的应用前景，研究工作备受各国重视。本论文介绍了油水分离的基本原理应用及构造超疏水材料的基本原理，综述了近年来超疏水材料的制备方法，简述了超疏水性表面的特征，以及近年来超疏水性材料在日常生活，工业，农业，国防等领域中的研究现状及应用，同时也展望了超疏水性材料的研究趋势，前程似锦。 关键词：油水高效分离；超疏水性材料；制备； AbstractWith the continuous development of science an

4、d technology, all walks of life are steadily forward. But in the developing deeply, in recent years, a lot has happened on crude oil and organic matter leak explosion, oilfield produced water are polluted by oil, which caused serious pollution to the environment around us, caused serious damage to o

5、ur diet. Therefore, an urgent need to a highly efficient, cheap, environmentally friendly way to deal with these problems, through the preparation of super hydrophobic materials for efficient oil-water separation.In recent years, with the increase of population, the increase of the needed resources,

6、 the pollution around us everywhere. Oil pollution as one kind of common pollution, great harm to the environment and ecological balance, so how to economic, efficient completion of the oil-water separation is one of the effective methods to solve the environmental pollution. Basic theory research a

7、bout super hydrophobic began in the 1950 s, the general will work with the surface of the water contact Angle is greater than 150 is called super hydrophobic surface. Because of its superior self-cleaning is expected in the defense, many industrial fields and daily life etc have broad application pr

8、ospects, research work have been paid much attention by all countries.This paper introduces the application and the basic principle of oil-water separation structure, the basic principle of super hydrophobic materials were reviewed in recent years, super hydrophobic materials preparation methods, th

9、is paper expounds the features of super hydrophobic surface, as well as in recent years, super hydrophobic materials in daily life, industry, agriculture, national defense and other fields in the present research situation and application, and also prospects the research trend of super hydrophobic m

10、aterials, future.Key Words: Oil and water separation; Super hydrophobic materials; Preparation目录摘 要- Abstract- 目 录- 1第一章 综述- 21.1油水分离的原理及意义- 2 1.1.1油水分离器的原理及分类- 2 1.1.2油水分离方法- 2 1.1.3油水分离技术应用- 3 1.1.4油水分离研究的意义- 51.2超疏水材料理论简介及研究- 51.2.1超疏水的理论基础- 5 1.2.2自然界中的超疏水现象- 61.2.3超疏水表面材料简介- 6 1.2.4超疏水材料的研究及应用-

11、 71.3超疏水表面制备方法及应用- 8 1.3.1超疏水表面制备方法- 8 1.3.2超疏水表面材料应用- 91.4本课题的研究内容及意义- 91.5本课题的研究目的及特色- 10第2章 实验部分- 112.1 实验材料和仪器设备- 11 2.1.1实验材料及来源- 11 2.1.2实验设备及仪器- 112.2 实验材料的制备-12 2.2.1干凝胶的制备- 12 2.2.2超疏水性滤纸，棉布的制备- 13第3章 结果与讨论- 143.1 实验测试表征方法-143.1.1接触角测量-143.1.2红外光谱仪测量- 153.2影响干凝胶制备的因素- 16 3.2.1反应条件的影响- 16 3.

12、2.2实验产物处理- 16 3.3 超疏水性滤纸，棉布制备的影响因素- 16 3.3.1 影响超疏水性滤纸制备的因素- 16 3.3.2 影响超疏水性棉布制备的因素- 16第四章 总结- 18参考文献- 19致谢- 21- 22 - -引 言近年来，随着全球经济以及工业化的快速发展，科技不断创新，这是一件值得所有人高兴的事，但是在我们欢呼喜迎新时代的同时，总有一些不利因素。环境污染问题已经成为社会关注的焦点，并成为制约经济发展的主要问题之一。众所周知，频繁发生的原油和有机物泄漏给环境和生态造成了严重破坏。对于泄漏到水体的原油和有机物，传统的解决办法有用微生物分解，用稻草，毛发，活性炭等吸附，或

13、用分散剂把油等有机物分散1。用微生物处理速度慢，用稻草，毛发等吸附吸油率不高，吸油效率低，在吸油的同时吸水。活性炭需要在800的高温下活化，操作不便，循环使用困难。用分散剂会对环境造成二次污染。水是生命的源泉，是宝贵的自然资源，我们要想活的健康长久，就要从根源上解决上述油水分离问题，这决定我们的生命乃至下一代持续健康的发展，因而人人都要提高警惕，不能掉以轻心。油水重力分离器具有结构简单，造价低廉，操作方便，运行稳定等优点，在油田脱水以及污水处理等领域得到了广泛的应用2。但是由于影响油水重力分离器效果的因素有多重性和复杂性，研究发现在工程应用中出现了短路流，返混以及乳化等现象，使分离效果受到严重

14、影响。因此，对油水重力分离设备内流动性以及分离效果的影响因素需要进行进一步深入研究。此外，超疏水性材料的制备也是解决上述问题的方法之一，由于超疏水性材料具有许多独特的表面性能,如自清洁、防腐蚀、生物相容性及超疏水性等3，广泛的应用到日常生活，国防及工农业生产等领域，吸引了人们对超疏水性材料研究的极大兴趣。 本文主要研究油水高效分离超疏水材料的制备，通常，超疏水材料简单理解就是材料表面于水滴的接触角达到或者超过150这一系列材料的统称。具有超疏水特性的材料在自清洁，锂-空气电池隔膜材料，防冻材料，油水分离材料等各种工程材料都有其潜在的应用价值4，推动了该研究领域的蓬勃发展。第1章 综述1.1油水

15、分离的原理及意义1.1.1油水分离器的原理及分类油水分离器原理主要是根据水和燃油的密度差，利用重力沉降原理去除杂质和水分的分离器，内部还有扩散锥，滤网等分离元件。其分类如下:(1)空压机用压缩空气油水分离器，用于分离压缩空气中凝聚的水分和油分等杂质，使压缩空气得到初步净化，一般使用压力为0.1Mpa- 2.5Mpa。（2）船用通过船用油水分离器可以对船舶上的各种燃料油，密度极高的残余渣油以及由氧化铁，表面活性剂等配置的乳化液混合物舱底水进行有效处理。（3）车用国三标准下采用高压共轨发动机的车型对柴油的要求质量更高，因为如果柴油里面有水或杂质没有过滤干净，会导致喷油器卡死，或者排放黑烟等故障，影

16、响车的正常运行。为了能让发动机更好的运转，再加装一套油水分离器就可以了。（4）餐饮用餐饮油水分离器适用于含油污水排放污染较为严重的城市环境，该油水分离器安装在下水道的出口处，用来阻止油类及垃圾排入下水道的装置，主要材质有玻璃钢，不锈钢等。由于其先进的设计发明，能阻止油率高达90%以上。1.1.2油水分离方法5 油水分离常用的方法有重力沉降分离法，旋液分离法，化学破乳法，电脱法，过滤法和聚结法等。（1）重力沉降分离法重力沉降分离法是最基础最简单的初级分离方法，其分离的依据是：由于油水两相互不相容，且存在密度差异，当油与水处于不稳定的乳化状态或经电或化学剂破乳后的非乳化状态时，分离过程中轻相的油上

17、浮，重相的水下沉，从而实现油水分离。 沉降分离一般在隔油池中进行，常见的有平流式，平行板式，波纹板式等。要想实现该设备分离更有效，可以增大油水两相间的密度差，增大浮升油滴的直径或降低水相粘度等。（2）旋液分离法旋液分离法是利用两相密度的不同，使高速旋转的非均相体系产生不同的离心力，从而实现分离的一种方法。该离心设备可以达到非常高的转速，因此可以较为彻底的实现油水分离（3）化学破乳法化学破乳法就是在油水乳状液中加入化学剂使乳状液破坏的方法。主要有三种:电解质破乳，热化学破乳和低温化学破乳。 （4）电脱分离法电脱法是在油水混合液中加入电极，原油中水携带的正电荷在电极处凝结脱掉，从而达到油水分离。电

18、脱法的原理就是乳状液置于高压电场中，由于电场对水滴的作用使其碰撞，聚合成更大的水滴。通常情况下电脱法不能单独使用，而是作为其他处理方法的后序过程，电脱法是国内油田主要应用的油水分离方法。（5）过滤法过滤法就是让废水透过设有小孔的装置，进而使废水中的悬浮物得以去除的方法，油田通常采用的过滤的方式使污水中的部分原油和固体悬浮物滞留在滤层中，含油废水就得到了净化处理 ，常用的过滤方法有三种：分层过滤，隔膜过滤和纤维介质过滤。（6）聚结分离法聚结分离法是使油滴与聚结介质表面发生的吸附，碰撞等作用形成的更大油滴，进而完成油水分离。1.1.3油水分离技术应用随着科技时代的不断发展，通过国内外科研人员的不懈

19、努力，在油水分离领域还是有很大的进步和新发现，其应用很广泛：（1）EPS油水分离6EPS是一种高效的油水分离装置，应用广泛，不仅便于操作，而且处理费用低，目前EPS已被国内外应用到众多含油废水处理工程中。它融合当今先进的板式除油和粗粒化聚结技术，集污水的预处理，油水分离及二次沉淀和油的回收于一体，具有高效的分离效果，容易操作维护等特点。（2）波纹板油水分离7波纹板油水分离技术是重力分离和聚结分离结合的一项新型油水分离技术，理论依据就是以斯托克斯公式，集中于浅池原理和聚结技术两个方面的强化分析。正是基于以上原理，采用多层波纹板组，通过缩短油滴升高度来提高油滴分离效率，小油滴在运动过程中不断聚结变

20、大，通过一系列作用形成油膜，并沿板面移动脱落，而水相由于重力作用沉降，到达下层波纹板的上表面，进而达到油水分离的目的。（3）原油脱水8原油脱水是石油企业生产中的重要环节，原油脱水工作必须要为油田提供一个投资省，经济高效的脱水装置，这就要求脱水设备经久耐用，并且工艺流程较少的设备，同时达到较好的分离效果，以达到最佳经济效益。 为达到上述目标，首先要考虑到油田原油脱水的工艺技术，还要不断的开发研究更高效的设备，正是因为脱水工作者不断的对其结构进行分析和技术改进，发现和创新，以提高设备工作效率。（4）井下油水分离9井下油水分离系统是20世纪90年代出现的一种全新油水分离系统，可使原油中的大部分水直接

21、在井下分离，虽然井下油水分离有很多优点，但近年来对该技术的使用有所减少。1991年加拿大C-FER工程研究中心率先提出“井下油水分离（Downhole Oil/Water Separation,DOWS）”的设想，并进行可行性研究；1994年首次在Alliance油田进行了试验，并获得成功。目前为止，已有近100套DOWS已经在世界各地安装并取得良好的效果。 关于油水分离的应用还有很多，在这里不一一列举了，总之，在油水分离的研究进展方面还要有新的突破，这样才能跟得上科技进步的脚步，高效的油水分离对我们的生活，工作环境都有很好的改善作用，有待人类的进一步专研。1.1.4油水分离研究的意义随着科学

22、技术的不断发展，人口剧增，世界上各行各业都在持续稳定的发展，但是在人们忙碌的同时，是否有人看到那令人恶心的城市废水，生活污水，工业废水，油烟等，相信在我们周围不难发现，这样的生活，工作环境对我们的成长，身心健康毋庸置疑会有影响。因此我们要想营造一个舒服，清新的生活工作环境，这就需要费一番头脑。通过几代人的刻苦专研，不难发现，我们周围的环境有所改善，城市污水，工业废水等都得到改善。油水分离技术的研究也就随之引起人们的关注。近年来，国内外对采油废水的研究也有了长足发展，一些新的工艺流程，新技术，新设备随之而来。随着科技的进步，油水分离技术也在不断的发展，目前的油水分离技术还有待进一步完善，这就要我

23、们每一代人全力以赴，为了美好的生活，工作环境，子孙后代持续健康的繁衍，我们务必再创辉煌。1.2超疏水材料的简介及发展趋势1.2.1超疏水的理论基础10(1)静态接触角静态接触角是指将液滴滴到固体表面，液滴会与固体表面有一定的角度，它是表征固体表面润湿性的重要指标。接触角就是液滴在固体表面达到的热力学平衡时所成的角度。（2）Wenzel模型当表面存在微小的粗糙结构时，将液滴滴到上面，其润湿性相对光滑表面会有所不同，当然液滴的接触角会有所增加。Wenzel经过多年观察和研究，1936年定义了液滴在粗糙表面的接触角。（3）Cassie模型对于大多数粗糙表面，很多情况下并不能被液体完全润湿，因而在未完

24、全润湿的表面局部会充满空气，这便形成了固-液-气三相的复合界面。通过长期对自然界存在的超疏水现象的研究，Cassie和Baxter于1944年对Wenzel等式进行了补充，提出了Cassie-Baxter等式。1.2.2 自然界中的超疏水现象11自然界中的超疏水现象有很多（如下图），人们从自然界中植物表面的微观世界得到启发，从而研究具有类似结构的超疏水表面。科学家们通过模仿某些具有独特功能的动植物的微表面结构，进而制备出与之相适应的功能材料。 自然界中像荷叶，玫瑰花和水渑腿等这样的具有超疏水的动植物数不胜数，有待我们进一步发现。1.2.3 超疏水表面材料简介12表面润湿性是固体材料表面的一个重

25、要特性，它是由固体表面自有的特殊微观形貌和固体表面的化学组成共同决定，当一滴液体滴到固体表面时，液体和空气界面，固体界面会形成一个平衡的稳定状态，在这种状态下，把液体与固体界面形成的夹角就叫液体与该固体的静态接触角。一般用静态接触角来判断液体与固体的润湿性，当液滴与固体表面的静态接触角小于90时，该固体表面呈亲水性，越小则亲水性越好;当大于90时，固体呈疏水性，接触角越大疏水性越好，固体表面与液滴的接触角从0到180不等，其中把接触角大于150的这类材料叫做超疏水表面材料。1.2.4超疏水材料的研究及应用13陶晓彦等人14在研究对柱状结构阵列碳纳米管膜的超疏水材料做出了很大成就，并已经成功制备

26、出超疏水和超双疏阵列碳纳米管膜，超疏水聚合物纳米纤维以及在PH值范围内表现出超疏水性的碳纤维薄膜，另外，还成功的制备出疏水纳米结构的无机半导体薄膜和具有超亲水，超疏水可逆转换纳米结构的氧化锌，从而研制出超疏水和超亲水可以控制的界面纳米材料。其应用十分广泛，如下：（1）在日常生活中的应用 夏天空调制冷时，换热器表面会产生很多冷凝水，这就需要有专门的排水管排到室外，这样不仅降低空调的能效比，也容易发生漏水现象，更严重的会造成室内湿度减小，对生活工作带来不利。然而，冬天空调制热时，换热器会结霜，除霜时不得不关闭空调，这样不仅浪费电能，而且出现故障。经科研人员研究发现，如果换热器的表面用超疏水材料处理

27、后，不不但能解决上述问题而且能延长空调使用寿命，经验证，其各项性能都达到国际指标水平。（2）在工业领域中的应用科研人员通过传统机械处理和分离纳米二氧化硅的方法制备出微观结构的超疏水表面涂膜，这种涂膜接触角高达173，该法简单易于实现制作大面积的制品，超疏水涂抹因其独特的性能，被人们广泛的应用。（3）在国防领域中的应用段辉等人15凭借简单的工艺及设备，采取酸碱两步催化的表面凝胶化技术，制备出具有有机涂层性能的超疏水涂层材料，其接触角高达150，可以应用到很多领域，如军事舰船，潜艇表面等。1.3超疏水表面制备方法及应用1.3.1超疏水表面制备方法16自从人们从自然界认识到超疏水现象以来，科研人员一

28、直都在不断的研究具有更高超疏水性能的材料，随着科技的不断进步，研究人员研究出很多有关超疏水表面的制备方法，如下：（1）模板法模板法就是按照某一结构形状制备模版，然后将所使用的材料填入模板，等到材料成型后再去除模板的方法。Xu等人17研究的方法制得的超疏水表面接触角可达到161，滚动角为3。而Jiang等人18利用电化学沉积法和挤压法制备的超疏水表面，接触角都超过150，此法可以制得结构规则的超疏水表面，同时也可得到有特殊结构形状的图形，灵活性比较好。（2）刻蚀技术刻蚀技术是指在外力作用下，使得物体表面出现一定的形貌特征，其中包括等离子刻蚀，激光刻蚀，化学刻蚀等等。该技术产生结果不仅与作用时间，

29、使用外力有关，也与材料本身性质有关。（3）层层自组装技术层层自组装技术能够简单廉价的制备出具有微纳结构和化学成分的立体表面，这种技术最大的优点就是能够利用分子间相互作用，在分子水平上来控制薄膜表面化学性质和薄膜厚度。（4）溶胶凝胶法所谓溶胶凝胶法就是把含有高化学活性的组分化合物在溶液中混合至均匀，待其形成稳定的透明的溶胶体系，经过一系列过程最终形成空间网络三维结构凝胶，然后经过干燥制得微纳米结构的方法。（5）静电纺丝法静电纺丝法可用于制备比较细的丝状超疏水材料，该法就是在外加高压情况下，利用它特殊的装置，把存在的流体形式物质以喷射发出，可以发出很长的距离，它的运行路径不是拋物状而是螺旋状，到达

30、收集装置固化成纤维。1.3.2超疏水表面材料应用19超疏水材料凭借其特殊的微观结构及对水滴的润湿性，在日常生活中和工业，农业生产中得到了广泛应用。近几年，超疏水材料不论是在科研探究还是在实际应用方面都有相当迅速的发展。因此，随着时代的发展，超疏水材料在我们生活中扮演着越来越重要的角色，其应用范围十分广泛：（1）自清洁自从发现荷叶效应现象之后，人们就致力于其表面结构的研究，研究发现，荷叶表面有纳米级的突起，在其表面有一层蜡一样的物质覆盖，这种特殊物质和结构导致荷叶能自我清洁。（2）超疏水纤维制品随着科技的不断发展，超疏水材料也有很大进展，人们已经不再满足在金属基底，硅基底等表面制备超疏水材料，而

31、是把目光转移到滤纸，棉布等软性材料，制备的超疏水纤维制品可应用到很多领域，如防水衣，防水布等，具有很好的市场前景。（3）金属防腐为了防止金属在空气中，液态环境下被腐蚀，在金属表面制备防腐层是必要的，因此，制备超疏水防腐层是防止金属腐蚀的一种方法，超疏水涂层可将金属与液态水或电解液隔离，避免进行化学腐蚀或电化学腐蚀。（4）油水分离对新型超疏水表面材料而言，其中有一部分不仅能够疏水，而且对油有良好的浸润性。这种超疏水材料可以用来油水分离，目前石油泄漏屡次发生，解决这类问题迫在眉睫。王肃豪20等人成功制备出超疏水超亲油新型滤纸。超疏水超亲油新型材料可以很好的完成水中除油，为水中油污的分离提供了非常有

32、利的帮助。1.4本课题的研究内容及意义由于超疏水材料具有优良的性能及广泛的应用前景，把超疏水材料制备应用到现实生活中，为实现国民经济发展，中国梦的实现，是本文选题的一个原因。本课题主要研究制备可以油水分离的超疏水材料以及超疏水材料的研究进展和方案。由于现实生活中需要油水分离的案例堆积成山，这严重影响到我们的生活工作，因此，制备出油水分离的超疏水材料迫在眉睫。近几年来，石油原油和有机物的泄漏严重威胁到我们赖以生存的生活环境，不仅造成空气污染，也导致水体污染，尤其是海上原油爆炸事件，不仅污染了海水，一些海洋生物因此丧生。面对这种困难，人们不得不费一番辛苦去研究油水高效分离的超疏水材料。综上所述，人

33、们自从发现超疏水现象以来，因其广泛的研究应用和巨大的市场为前提，越来越得到极大关注。本文着重研究超疏水材料在油水分离方面的应用，通过借鉴前人的经验，积极探索新的制备方法，深入研究油水分离效果，从实际出发，找到更高效的油水分离超疏水材料。这不仅关乎我们这一代人持续健康的发展，而且关系到子孙后代繁衍。为了让前人宝贵经验的源远流长，顺应科技的发展进步，为我们的生活环境营造一个良好的氛围，每个人都有责任致力于科技的发展，为制备油水分离的超疏水材料贡献自己的力量。1.5本课题的研究目的及特色近年来，虽然对超疏水表面材料的研究方法日渐更新，但这些制备的超疏水表面仍然局限在实验室内，而且制备条件很苛刻，可控

34、性差。有些暴露在空气中的超疏水表面材料，特别是一些暴露在酸，碱或电解质溶液中的金属超疏水表面材料，这些表面材料易遭破坏，目前还没有比较成熟方法技术防止超疏水材料的破坏。所以，超疏水材料还处于发展的初级阶段，有很多方面都需要进一步改进和专研。经过多年的研究表明，超疏水表面材料在制备技术和实验应用都有很大提高，仍有很长的一段路要走，这就需要我们每一代人的共同努力。 选本课题的特色之一就是要顺应历史发展的脚步，探索前人留下的宝贵经验，进一步发展和完善；其次我们更应该从实际出发，从身边的所感所见着手解决周围问题是本课题的特色之二；至于特色之三，就在于凡事从基础做起，理论结合实际，从实验室开始不懈努力，

35、走上漫无边际的对知识的探索之路。第二章 实验部分2.1 实验材料和仪器设备2.1.1实验材料及来源表2.1 药品试剂及来源 药品名称 纯度 生产厂家聚甲基含氢硅烷 分析纯 aladdin 聚苯乙烯 分析纯 aladdin 硫基丙基三甲氧基硅烷 分析纯 aladdin 无水乙醇 分析纯 天津市科密欧化学试剂有限公司 氢氧化钠 分析纯 天津市科密欧化学试剂有限公司 四氢呋喃 分析纯 天津市科密欧化学试剂有限公司 正硅酸乙酯 分析纯 天津市科密欧化学试剂有限公司 2.1.2实验设备及仪器主要仪器：见下表表2.2 主要仪器及来源 仪器名称 规格 数量 烧杯 50ml 100ml 250ml 若干 量筒

36、 10ml 25ml 若干 移液管 1 吸耳球 1主要设备：见下表表2.3 主要设备及来源 设备名称 生产厂家 JYSP-360接触角测量仪 承德金和仪器制造有限公司 傅立叶红外谱图 Perkin Elmer USA测量仪 美国85-2型恒温磁力搅拌器 深圳市泰福科贸有限公司烘箱超声波清洗机 济宁鑫欣超声波电子设备有限公司2.2 实验材料的制备2.2.1干凝胶的制备21实验之前，准备好所需仪器设备和药品，待准备就绪之后开始实验，干凝胶的制备具体步骤如下：（1）将称取的0.04g NaOH加入到50ml的无水乙醇中，室温下搅拌0.5小时。（2）待NaOH完全溶解后，向溶液中加入0.5ml聚甲基含

37、氢硅烷（PMHS），继续搅拌0.5小时。（3）向上述混合液中加入4.29ml正硅酸乙酯（TEOS）,继续搅拌24小时。（4）然后加入1.0ml去离子水，剧烈搅拌3小时。（5）将上述溶液在室温下敞口放置，老化48小时后，待其形成果冻状的凝胶。（6）将凝胶放入80C烘箱中干燥24小时除去乙醇溶剂，得到的干凝胶留着备用。2.2.2超疏水性滤纸，棉布的制备实验前除了应准备好实验仪器和药品，还应注意两点：（1）滤纸直接使用，无需任何处理。（2）棉布分别用乙醇，去离子水超声洗涤半个小时，然后，放入60C烘箱2小时。 做好实验前准备工作之后，制备超疏水性滤纸，棉布的步骤如下：（1）将0.2g聚苯乙烯（PS）

38、加入到30ml四氢呋喃（THF）中，室温下搅拌0.5小时至完全溶解。（2）接着加入0.1g上述制备好的干凝胶，和0.1ml硫基丙基三甲氧基硅烷（MPTMS）,继续搅拌3小时。（3）然后将滤纸或棉布浸入到溶液中2小时。（4）最后，取出棉布或滤纸放入60C烘箱干燥2小时。第三章 结果与讨论3.1 实验测试表征方法3.1.1接触角测量各种组分对接触角的影响：表2.4各组分的用量CA干凝胶/g聚苯乙烯/g巯基丙基三甲氧基硅烷 /mL00.20.1122.80.10.20133.80.100.100.10.20.1150.6（1）证明滤纸由亲水性变成超疏水性通过以上两幅图片的对比，第一幅图片的水珠在滤纸

39、上曾椭球状但没浸湿滤纸，而第二副图片浸入水中的滤纸也没被水浸湿，却成了镜面，这足以说明滤纸由亲水性变成了超疏水性。（2）证明棉布由亲水性变成超疏水性CA=153从这两副图片中也可以看出，与上面同理，接触角153大于150棉布因此由亲水性变成了超疏水性。3.1.2红外光谱仪测量红外光谱分析作为油水分离超疏水材料的一种表征手段，有助于很好分析出超疏水材料的结构组分和官能团。从上图中可以看出，3449cm-1和1634cm-1两处波峰属于-OH的伸缩，弯曲振动。-OH的存在使得干凝胶与滤纸棉布的含氧基团反应，从而改变滤纸棉布的粗糙度。波峰2978-1处属于-CH3中C-H的伸缩振动，干凝胶中的-CH

40、3随着干凝胶附着在棉布滤纸上，可以降低滤纸或棉布的表面能。而波峰1679cm-1处属于Si-C的伸缩振动，剩下1063cm-1和796cm-1两处波峰属于Si-O的伸缩，弯曲振动。3.2影响干凝胶制备的因素3.2.1反应条件的影响实验总会有不可避免的误差，当然我的也不例外，据我分心，本实验的主要影响如下：（1）温度控制不当造成的影响 由于室内外温差不同或多或少会影响实验反应的过程，其次加入烘干箱也会造成温度影响，随着温度的增加，干凝胶微笑颗粒会变大，控制不当会造成很大影响。（2）添加物对干凝胶制备的影响 实验过程中会有很多次的加入新药品，而且每次加完还要搅拌，放置一段时间，这也会造成不必要的添

41、加物在此期间反应。（3）人为造成的影响 人为是影响实验结果的因素之一，这里面包括很多，比如，操作不当，搅拌不到位，称量药品不准确等等。3.2.2实验产物处理因为制得的干凝胶产物要留着备用，这就要求人为保管好，避免受到外界因素的影响，防潮，防水，防止其他物质与之反应丧失功效，保证下面实验用时安然无恙。3.3 超疏水性滤纸，棉布制备的影响因素 3.3.1 影响超疏水性滤纸制备的因素因为实验中的滤纸可以直接拿来使用，这就要保证滤纸的洁净，避免粘到杂质等污染。3.3.2 影响超疏水性棉布制备的因素超疏水性棉布的制备相对比较复杂，过程很麻烦，难免会有误差影响，如下：（1）分别用乙醇，去离子水超声洗涤之后

42、，再放入烘箱内，来回的周转会导致棉布的超疏水性降低，其次烘箱温度或多或少会影响干燥效果，洗涤过程操作失误也会造成实现结果的准确性。（2）实验仪器本身也会造成一定的影响，比如仪器老化，超声洗涤效果不佳，烘箱控温效果失常等等。第4章 总结本文首先是从介绍油水分离原理及意义开始的，对油水分离方法技术及研究应用做了简要的叙述。紧接着进一步介绍超疏水材料理论简介及研究，包括超疏水材料的理论基础简介，研究及应用都做了详细说明。最后介绍超疏水表面制备方法及应用，这也是论文的中心，层层递进介绍，给读者清新易于理解的心情，第一章作为基础知识篇，为后文实验埋下伏笔，主要在于介绍超疏水性材料的应用范围广泛，有很好的

43、研究价值。本论文中实验部分主要是干凝胶的制备和超疏水性棉布滤纸的制备，实验条件要是比较苛刻，尤其是干凝胶的制备过程任重而道远，经过几番加药品试剂再搅拌放置，制得的干凝胶还算成功。当制得超疏水性棉布时也是比较麻烦，条件要求也很高，既要洗涤好，又要干燥好，过程条件不好控制，稍有疏忽就会对实现效果造成很大影响。其次，将滤纸棉布浸入药品中也要计算好时间，正确称取试剂，过程中还需要搅拌等，操作既要到位又要有一定耐性。经过很漫长的一番操作之后，实现的最终结果比较成功。通过实验中发现的现象，反应都很准确。处理结果也也达到预期目的，心里颇有一番成就。超疏水材料的制备已经广泛应用到我们的生活，工作领域，总之，对

44、超疏水材料的研究还有很长的路要探索，每个人都有可没能在研究超疏水性材料领域做出属于自己的成绩。参考文献1.陈宁.超疏水超亲油多孔材料的制备及在油水分离中的应用D.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2012.2.孙治谦，王振波，金有海，郭栋.油水重力分离器的数值研究J.中国石油大学（华东）机电工程学院,2010,30(1):69.3.徐先锋，刘烁，洪龙龙.非金属超疏水材料的制备方法及研究进展 J.华东交通大学机电工程学院载运工具与装备教育重点实验室，2013，27（5）：12-15.4.胡阮冰.超疏水亲油复合材料的制备及其性能研究D.浙江：浙江理工大学，2013.5.陈文征.波纹板油水分离技术研究D.华东：中国石油大学，2008.6.温沁雪，武斌，温岩，陈志强.EPS油水分离技术及其应用J.哈尔滨工业大学市政环境工程学院，2002.7.陈文征.波纹板油水分离技术研究D.华东：中国石油大学，2008.8.丰大成.高效分离器油气水分离研究D.华东：中国石油大学，2007.9.姜建平，谢双喜，陈学政，陈建庆.海上油田井下油水分离系统的优化设计J.