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纤维素/氧化铁复合气凝胶的疏水改性及其性能研究

1. 引言

1.1 研究背景

1.1.1 含油废水的危害

• 含油废水含有大量有毒有害物质，对水质造成严重损害。
• 对土壤、地下水和生物的危害极大，导致土壤肥力下降。

1.1.2 油水分离技术的现状与挑战

• 常用技术包括机械回收、生物降解、吸附和沉淀等。
• 吸附法是最为经济有效的一种，高效的吸油材料具有疏水效果好、吸油倍数高、漂浮力强等优势。

1.1.3 纤维素气凝胶的优势

• 纤维素是自然界中最常见的一种物质，具有更高的可再生性、更低的成本、更大的储量等优势。
• 纤维素气凝胶具有可再生性、生物降解性和易于表面改性特点。

1.2 研究目的

1.2 研究目的

• 研究开发安全、节能、环保的油水分离方法。
• 研究具有良好疏水性能的纤维素/氧化铁复合气凝胶。
• 改善复合气凝胶的疏水性能，提高其油水分离性能。

2. 实验材料

2.1 实验试剂

2.1 实验试剂

• 甲基纤维素、六水合氯化铁、七水合硫酸亚铁、环氧氯丙烷、十六烷基三甲氧基硅烷等。

2.2 实验仪器

2.2 实验仪器

• 高速离心机、XRD、FTIR、BET、TG、SEM等。

3. 实验部分

3.1 材料制备

3.1 材料制备

• 纤维素水溶胶的制备。
• Fe2O3水溶液的制备。
• 纤维素/氧化铁复合气凝胶的制备。
• 纤维素/氧化铁复合气凝胶的疏水改性。

3.2 油水分离实验

3.2 油水分离实验

• 吸附时间对吸油倍率的影响。
• 不同油相对吸油倍率的影响。
• 吸附温度对吸油倍率的影响。

3.3 循环使用性能

3.3 循环使用性能

• 考察复合气凝胶的循环使用性能。

3.4 复合气凝胶的表征

3.4 复合气凝胶的表征

• XRD分析。
• FTIR分析。
• SEM表征。
• BET表征。
• TG分析。

4. 结果与讨论

4.1 宏观分析

4.1 宏观分析

• 疏水改性纤维素/氧化铁复合气凝胶的照片和性质。

4.2 SEM分析

4.2 SEM分析

• 复合气凝胶疏水改性前后的SEM图。

4.3 FTIR分析

4.3 FTIR分析

• 纤维素和疏水改性前后复合气凝胶的红外谱图。

4.4 BET分析

4.4 BET分析

• 纤维素和改性前后复合气凝胶的BET图和孔径分布图。

4.5 XRD分析

4.5 XRD分析

• 纤维素和复合气凝胶气凝胶XRD图谱。

4.6 TG分析

4.6 TG分析

• 利用热重分析对纤维素气凝胶、改性前后复合气凝胶的热稳定性进行研究。

4.7 压缩性能分析

4.7 压缩性能分析

• 改性后复合气凝胶的压缩性能。

4.8 复合气凝胶的磁性

4.8 复合气凝胶的磁性

• 复合气凝胶具有磁性。

4.9 表面湿润性能分析

4.9 表面湿润性能分析

• 复合气凝胶表面湿润性能。

5. 结论

• 纤维素/氧化铁复合气凝胶密度小、热稳定性及压缩性能良好，具有磁性和亲油疏水性能。
• 在15 ℃时，对油酸吸附60 s，吸油倍率可达到12 g/g。

致谢

• 对导师、同学、实验室等表示感谢。

参考文献

• 列出参考文献。

附录

• 附上实验所用试剂和仪器清单。