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高吸油材料的制备及性能研究开题报告

 2020-08-07 09:08  

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着全球经济的快速度发展,各国石油的需求量呈现出加剧的趋势,石油开采,油品运输等过程产生的泄露和油类废弃物对海洋和淡水生态环境造成了严重的破坏,油污染对环境的严重威胁已经成为全球性问题。因此,研究开发高效、清洁、循环使用的吸油材料实现油水分离成为近代研究热点。正因为如此,世界各国都不遗余力地对吸油材料进行研究与开发。

吸油材料按其成分主要可分为三类:有机吸油材料、无机吸油材料、复合吸油材料。有机吸油材料又可分为天然有机吸油材料和合成有机吸油材料。各类吸油材料的主要原料,特征如表所示。

分类

主要原料

优点

缺点

无机类

粘土、石灰、石墨、活性炭

价格相对较低

吸油率低,持油率 低,吸油同时吸水

有机类

稻草、麦秆、棉纸浆

低价、易得、可生物降解

受压漏油,吸油同时吸水,持油率低

丙 烯 酸 酯、橡胶、 聚丙烯纤维

吸油率高,持油率高

降解很慢或不能生物降解

目前,我国所用的吸油材料主要是传统吸油材料,例如,玉米秸秆、无纺羊毛、木棉纤维、蛭石、膨胀石墨、沸石等。然而,传统吸油材料主要依靠物理吸附作用将油吸附于材料表面或者内部毛细管内,吸油效果并不理想,表现为:(1)吸油量不大,吸油倍率较小;(2)油水选择性不高,往往吸油的同时也吸水;(3)吸油后保油性差,稍加压就会重新漏油。这无疑限制了其在油水混合体系中的应用,无法满足废油回收和环境治理的要求。因此,亟待开发 高性能的合成吸油材料。 高吸油材料是一种不同于传统吸油材料的新型功能材料,目前研究较多的主要有以橡胶为基体、 以加工或聚合方法制备的橡胶类吸油材料、以长链丙烯酸酯或烯烃为单体,利用聚合的方法制备的树脂类吸油材料、以及碳纳米管、静电纺丝纤维等新型吸油材料。高吸油材料应该具有以下几个特征:(1)具有高吸油能力,能处理不同溶剂及油类物质;(2)具有良好的亲油疏水性,吸油的同时不会吸水;(3)可重复使用;(4)密度小,能浮于水面。

国外对吸油纤维的研发较早,其中高性能树脂最早于1996年由美国道化学公司研究开发,之后日本也相继研发成功并实现批量生产。近年来科研工作者加大了对高性能吸油树脂的研发力度,并取得了许多新的进展。Su Yong Yoo等以丙烯酸酯为改性剂,硝酸铈铵为引发剂对淀粉进行改性,再以改性的淀粉作为基 材,以丙烯酸异辛酯为接枝单体,采用悬浮聚合法合成高性能吸油树脂。这种吸油树脂不仅具有较高的吸油率对三氯甲烷、柴油和煤油的吸油率分别为30.88g/g、12.80g/g、和13.79g/g,而且具有生物可降解的性能。Kasgoz等以苯乙烯为单体,以聚乙二醇二甲基丙烯酸 脂为交联剂合成了交联聚合物,用傅里叶红外光谱、电镜、元素分析等方法对聚合物结构进行分析,并测试了其对甲苯、三氯甲烷、燃油的吸附性能,研究了交联剂种类、填充剂数量、成孔剂等聚合条件对聚合物吸油性能的影响,结果表明与传统交联剂相比,使用聚乙二醇二甲基丙烯酸脂作为交联剂所得聚合物的吸油性更强,所得聚合物可以有效的清除水上的石油衍生品。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容:

了解淀粉的基本制备方法与改性技术,结合高吸油材料的使用环境制定方案提出高吸油材料的无机与有机互配改性方案,通过实验验证可行性和性能测试。采用无机与有机互配改性方案对高吸油材料性能进行改性。应用xrd、红外、等手段,对高吸油材料性能以及微观结构作分析与探讨。

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3. 研究计划与安排

第1-2:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第3-4周:学习使用实验仪器,并逐步开始进行淀粉胶的制备。

第5-12周:采用无机与有机互配改性方案对高吸油材料性能进行改性。应用xrd、红外、等手段,对高吸油材料性能以及微观结构作分析与探讨。

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4. 参考文献(12篇以上)

【1】刘景宏.无毒高性能天然胶的研究与应用 [ d] .福州:福建农林大学, 2003

【2】张燕萍.变性淀粉制造与应用 [ m] .北京:化学工业出版社, 2001.24-161.

【3】林巧佳,刘景宏,杨桂娣. 高性能淀粉胶制备机理的研究 [ j]. 福建林学院学报2004, 24(2):101~ 106.

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