SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘要：为有效处理含油废水，满足环保要求，采用一锅水热法制备超疏水-超亲油PVA海绵材料（STt PVA），其可瞬时吸收氯仿、正十六烷及汽油等黏度较低的有机溶剂，高黏度食用油的吸附时长约20 s；对正十六烷、汽油及氯仿的分离效率，依次是98%、93%、86%。且经过5次循环后，吸附正十六烷、氯仿-水混合物，分离效率均在83%以上，表明STt PVA具有很好的油水分离性能和回收性。
关键词：超疏水-超亲油海绵；含油废水；可回收性能
0引言
近些年来，随着经济的快速发展，水污染问题越来越严重，尤其是含油污水的排放量也在逐年增加，这些废水一旦被人或者动植物饮用，会对全球生物及人类造成巨大的隐患，因此，如何有效处理水污染成为目前急需解决的问题[1]。水污染处理技术有吸附法、光催化降解法、化学沉淀法、超滤法[2]等，其中，相比于其他方法，吸附法具有能耗小、操作简单及设备要求低的特点，是目前最为广泛采用的水污染处理方法之一。近年来，由于像活性炭、硅藻土等这些传统吸附材料，吸附强度低，且部分吸附剂难以分离等问题，不仅会二次污染水源，还会增加使用成本[3]。而超疏水多孔材料重量轻、稳定性高、孔隙率高等，具有有效的油水分离能力，与此同时，聚乙烯醇（PVA）海绵也属于具有高孔隙率、低成本的三维多孔材料[4]，因此，本文采用一锅水热法制备超疏水-超亲油PVA海绵材料（STt PVA），该改性材料具有耐腐蚀、自洁性、耐久性好、可循环利用等优点，能够实际有效处理含油废水。
1超疏水-超亲油PVA海绵的制备
针对超疏水多孔材料具有稳定有效的油水分离能力，稳定性高、孔隙率高等，且聚乙烯醇（PVA）海绵属于三维多孔材料，具有低成本、高孔隙率的特点，因此，为有效处理含油废水，本文将其结合，采用一锅水热法制备超疏水-超亲油PVA海绵材料。
1.1制备STA/TiO2改性溶液
首先，将一定量的不同粒径纳米TiO2颗粒、STA及100 mL乙醇溶液加入到烧杯中；其次，使用磁力搅拌器（55℃)搅拌2 h，产生STA/TiO2改性溶液。静置后，将上清液去除，对剩余沉淀物进行干燥，获得STA/TiO2（STt）固体粉末。
1.2制备STt改性超疏水PVA
使用乙醇溶液超声处理合适大小的PVA海绵共30 min，并对顽固杂质清洗，生成充足的-OA基团。用清水冲洗PVA海绵，在干燥箱中于60℃干燥2 h，最终获得洁净的PVA。在配置好的STt溶液中浸入预处理后的PVA海绵，55℃搅拌3 min后，将已经安全吸附STt溶液的PVA海绵取出，并挤出多余液体，直到PVA海绵上不再有液滴滴下。最后，在干燥箱中于60℃烘干该复合样品，从而获得STt PVA。图1为该复合材料制备流程图。
2性能分析
2.1吸油性能
为判定STt PVA的除油效果，本文主要分析其对油液的饱和吸附能力，以及对各种有机溶剂的吸附。图2-1为在正十六烷-水混合物的吸附过程。当将该改性材料浸没在油水混合物中并接触浮油时，可快速吸附浮油。图2为STt PVA对各类油类的吸附能力，各油类的吸附率都大于5 g/g，而STt PVA对低密度油类的吸油能力小于高密度油类。由于有机溶剂、油的黏度会影响该改性材料的吸附速率，因此，对于氯仿、正十六烷及汽油等黏度较低的有机溶剂，STt PVA能够瞬时吸收，而对于高黏度食用油，吸附时长约20 s。
2.2分离性能
对于油水分离，选择4种分离油，即正十六烷、汽油（密度<水）、氯仿（密度>水）、食用油（黏度大）。油水分离效果采用分离效率η估计，其公式[5]为式（1）：
式中：M1为过滤瓶中得到的油质量；M0为注入分离器的油质量。
为很好地表达油水分离机理，本文引入入侵压力(Δp），其公式为式（2）：
式中：γ为表面张力；R为半月板半径；I为孔周长，θ为表面液体接触角；A网格孔的截面积。
本文采用自制油水分离器分离油水混合物，进而提升改性材料的油水分离效果。以水面、水下污染物分别为正十六烷/汽油、氯仿，分析油水分离过程。图3为氯仿-水分离过程。根据式（2），STt PVA的水接触角（WCA）>90。，对应Δp>0，使STt PVA可承受水压，避免被润湿。对于油，因STt PVA的超亲油性，油接触角<90。，对应Δp<0，表明STt PVA不能承受渗入的油压力。
图4为STt PVA对正十六烷、汽油及氯仿的分离效率，依次是98%、93%、86%。对于油水分离率，一是由于部分油残留在分离器内，造成得到的油液质量低；二是因反复挤压，减小改性海绵的孔径，降低油的通过率；三是氯仿的挥发。分离时间主要受油黏度影响，正十六烷、汽油、氯仿的黏度分别是0.77、0.62、0.56 g/cm3，油液黏性越小，分离时间越短，分离效果越明显。
2.3可回收性能
实现油水长期分离的要求就是STt PVA的可回收性。为验证该改性材料的可重复利用性，将置于丙酮溶液中被油浸过的STt PVA进行回收，如图5所示。
图6-1为5次循环吸附正十六烷-水混合物，STt PVA的吸附速率随循环次数的增加而略有下降；图6-2为5次循环吸附氯仿-水混合物，经过5次实验后，分离效率有所下降，这可能是因为降低了该改性PVA海绵的孔径、降低通量、延长分离时间，使氯仿的挥发量增大。尽管分离效率有所降低，但是因PVA海绵块属于特殊的骨架结构，依靠Ti-O-C的强化同更多改性的TiO2化学结合，分离效率仍在83%以上。由此可见，STt PVA具有很好的油水分离性能和回收性，可应用于实际处理含油废水。
3结论
针对超疏水多孔材料具有稳定有效的油水分离能力，且聚乙烯醇（PVA）海绵也属于具有高孔隙率、低成本的三维多孔材料，因此，本文将其结合，采用一锅水热法制备超疏水-超亲油PVA海绵材料（STt PVA），并分析其油水分离性能及可回收性能，结论如下：
1）采用STA-乙醇溶液对两种不同尺寸的纳米TiO2颗粒进行改性，获得STA/TiO2改性溶液；再将预处理后的PVA海绵浸泡其中，从而在海绵骨架上产生低表面能的层状微纳结构。
2）STt PVA能够瞬时吸收氯仿、正十六烷及汽油等黏度较低的有机溶剂，高黏度食用油的吸附时长约20s；STt PVA对正十六烷、汽油及氯仿的分离效率，依次是98%、93%、86%，且油液黏性越小，分离时间越短，分离效果越明显。
3）经过5次循环后，吸附正十六烷-水混合物、氯仿-水混合物，分离效率都有所下降，但结果均在83%以上，表明STt PVA具有很好的油水分离性能和回收性，可应用于实际处理含油废水。
参考文献
[1]赵思睿，廖德旺，林晓.MBBR工艺在农村水污染治理中的运用探究[J].低碳世界，2022（6）：31-33.
[2]刘卓状，韦树霞，郭先哲，等.木质素基水凝胶在水污染治理方面的研究进展[J].化工新型材料，2023，51（8）：250-256.
[3]于会娟，张英杰，权泓，等.氮化碳改性光催化材料在水污染治理中的应用[J].工业水处理，2023，43（8）：38-47.
[4]杨丹丽，黎婷婷，聂亚，等.生物质吸附材料在水污染治理中的研究进展[J].山东化工，2022，51（18）：187-188.
[5]俞铖红，于孝坤，刘哲宇.光合细菌在水污染治理中的研究进展[J].山东化工，2022，51（11）：68-70.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！ 文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/ligonglunwen/78035.html
