1. 研究目的与意义
课题研究的目的是了解棉花与废纸热解处理后的吸油憎水性能,试验出最佳成分配比,以此达到各力学性能的最佳状态。
课题研究的意义是我国每年废弃的各类生物质材料种类繁多、它们来源丰富、价格低廉,若不能善以利用则易造成环境污染,资源的浪费。
经调查发现,棉花与纸质资源丰富且性能优越。
2. 国内外研究现状分析
国内外研究一般利用喷涂、沉积等方法制备的油水分离材料一般是通过化学方法改变了材料的亲水性,材料密度相对较大,且对废水进行分离时容易引起二次污染;石墨烯气凝胶的制备过程中需要消耗大量的强酸,且制备过程也非常复杂,不利于大批量生产;细菌纤维素碳气凝胶原材料本身价格较高,批量生产也会带来较大的成本。
因而,开发制备工艺简单、低成本且有可大批量生产潜质的憎水吸油材料已经成为该类材料的发展趋势。
而本研究利用高温热解的方法制备出了棉碳纤维气凝胶,在高温热解后,棉花表面的亲水官能团消失,因而使材料具备了憎水吸油的性能,其吸附比最多可达到192倍与自身体积,并且该材料也有一定的重复使用性。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容 以植物纤维,如棉花、废纸为原料经高温碳化处理,增强其憎水性,制备生物质功能纤维油水分离碳材料和碳气凝胶材料,研究其形貌结构及吸附性。
通过简单的化学机械处理,从棉花、废纸中提取纳米纤维素,干燥后通过高温热解方式将其碳化,制备碳纳米纤维气凝胶,高温碳化后研究其形貌结构及吸附性能。
计划 1)1月选题,查阅文献,收集资料,明确研究方向; 2)2月拟定实验方案; 3)2月准备实验材料,进行预实验; 4)3-4月正式试验及数据分析; 5)5月撰写毕业论文; 6)6月修改文章并定稿,准备答辩。
4. 研究创新点
1.采用棉花、废纸作为原材料,具有绿色环保和生态节能等特性。
2.采用高温热解的方法制备出了棉碳纤维气凝胶,该研究发现在高温热解后,棉花表面的亲水官能团消失,因而使材料具备了憎水吸油的性能,其吸附比最多可达到192倍与自身体积,并且该材料也有一定的重复使用性。
3.此类利用简单的高温热解低成本纤维材料的方法制备的油水分离纤维碳材料,可实现油水分离材料的制备工艺简单化和低成本化。
