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《特殊浸潤性表面在油水分離中的應(yīng)用_張靚》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2013年第58卷第33期：3372~3380《中國科學(xué)》雜志社自然科學(xué)基金項目進(jìn)展專欄評述www.scichina.comcsb.scichina.comSCIENCECHINAPRESS特殊浸潤性表面在油水分離中的應(yīng)用**張靚,趙寧,徐堅中國科學(xué)院化學(xué)研究所,高分子物理與化學(xué)實驗室,北京100190*聯(lián)系人,E-mail:zhaoning@iccas.ac.cn;jxu@iccas.ac.cn2013-01-18收稿,2013-04-10接受,2013-11-11網(wǎng)絡(luò)版發(fā)表國家自然科學(xué)基金委員會創(chuàng)新研究
2、群體科學(xué)基金(21121001)和國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(2013CB933000)資助摘要表面浸潤性是固體表面的重要性質(zhì)之一.近年來,包括超疏水表面、超親水表面和超親關(guān)鍵詞油表面在內(nèi)的特殊浸潤性表面在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中具有的廣闊的應(yīng)用前景,引起了研究浸潤性者的廣泛關(guān)注,其中特殊浸潤性表面在油水分離中的應(yīng)用是研究熱點之一.油水分離技術(shù)在化油水分離學(xué)化工領(lǐng)域有著重要影響,例如原油泄漏的回收和有機(jī)試劑的分離等.由于一般情況下油和水超疏水超親水表面張力不同,可以選擇對油和水親和力不同的表面對其進(jìn)行分離,通過使
3、表面具備特殊浸潤超親油性,從而增強(qiáng)油水分離效率.本文從(1)超疏水超親油表面,(2)水下超親油表面和(3)可逆轉(zhuǎn)變表面3部分總結(jié)了特殊浸潤性表面用于油水分離的研究進(jìn)展,并對本領(lǐng)域目前的研究難點和未來的研究方向進(jìn)行總結(jié)和展望.表面浸潤性是固體表面的重要性質(zhì)之一,一般近年來特殊浸潤性表面的研究引起了廣泛的關(guān)用接觸角、滾動角或接觸角滯后表征.接觸角是指注.特殊浸潤性表面的制備主要涉及到表面粗糙度[1~3]在氣、液、固三相接觸線處沿氣液界面所作的切線的構(gòu)筑和表面化學(xué)修飾.特殊浸潤性表面在日常與固液界線之間的夾角,反
4、映了液體在固體表面的生活和工業(yè)生產(chǎn)中都有著重要的應(yīng)用,例如建筑外鋪展程度;滾動角為表面上的液體隨表面傾斜角的墻、織物表面的自清潔表面,眼鏡和窗戶上的防霧涂[4,5]增大而開始運動時的臨界傾斜角;接觸角滯后指三層,以及管道表面的減阻涂層.此外,特殊浸潤相接觸線向前、向后發(fā)生移動時的臨界角(分別稱為性表面在防腐防污、防結(jié)冰、生物醫(yī)藥、能量儲存方[6,7]前進(jìn)角和后退角)的差值,二者反映了液體脫離固體面也有著廣闊的應(yīng)用前景.利用表面特殊浸潤性表面的難易程度.表面浸潤性與表面的微觀結(jié)構(gòu)和進(jìn)行油水分離是當(dāng)前材料科學(xué)研
5、究的一個熱點問題.化學(xué)組成有關(guān).固體表面自由能越低,越不易被液油水分離技術(shù)在石油化工等領(lǐng)域有著重要的影響,體浸潤;反之,表面自由能越高,則越易被浸潤;包括海面污油、采油廢水的回收、有機(jī)溶劑的分離等.而表面微結(jié)構(gòu)對其浸潤性有增強(qiáng)的作用.通過表面由于一般水和油之間的表面張力相差很大,選擇對微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成的共同作用,可以得到具有特水和油浸潤性不同的表面可以選擇性對其中一相進(jìn)殊浸潤性的表面,例如超疏水、超親水、超親油表行吸附,對另一相排斥,增強(qiáng)表面的浸潤性可以提高面等.一般當(dāng)水滴的接觸角大于150°,滾動角小于
6、分離效率.本文主要從(1)超疏水超親油表面,(2)10°時,可以稱該固體表面為超疏水表面;當(dāng)水滴/水下超親油表面,和(3)超親超疏可逆轉(zhuǎn)變表面3部油滴的接觸角接近于0°時,可以稱之為超親水/超親分總結(jié)目前特殊浸潤性表面在油水分離應(yīng)用方面的油表面.研究進(jìn)展.引用格式:張靚,趙寧,徐堅.特殊浸潤性表面在油水分離中的應(yīng)用.科學(xué)通報,2013,58:3372–3380ZhangL,ZhaoN,XuJ.Surfaceswithspecialwettability:Applicationsinoil/watersepa
7、ration(inChinese).ChinSciBull(ChinVer),2013,58:3372–3380,doi:10.1360/972013-93評述1超疏水超親油表面Wenzel理論認(rèn)為表面的粗糙度可以增強(qiáng)固體表[8]面的浸潤性,根據(jù)Wenzel方程:*cosθ=γcosθ,其中θ為液滴在固體表面的本征接觸角,γ為粗糙度*系數(shù),θ為表觀接觸角.對于水滴的本征接觸角大于90°的表面,在粗糙度達(dá)到一定程度時,水滴的接觸角可大于150°;由于油的表面張力低,若在同一表面的油本征接觸角小于90°,則粗糙
8、度增大后,油滴的接觸角接近為0°.超疏水超親油的表面可以有效對油進(jìn)行吸附,進(jìn)而對油水混合物實現(xiàn)分離.1.1超疏水網(wǎng)圖1(a),(b)聚四氟乙烯修飾的超疏水不銹鋼網(wǎng)的SEM照片;(c)水滴在超疏水網(wǎng)上照片;(d)柴油穿過超疏水網(wǎng)[9]Jiang研究組首次利用超疏水超親油的網(wǎng)狀結(jié)照片[9]構(gòu)進(jìn)行油水分離.他們將聚四氟乙烯(PTFE)乳液在壓縮空氣下噴于孔洞直徑為115μm的不銹鋼網(wǎng)的表Wang等人[17]發(fā)現(xiàn)所制備的
