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多壁碳纳米管负载超疏水海绵的制备及其在油水分离中的应用的开题报告
一、研究背景
随着工业化进程的不断加速，工业生产中涉及的废水、废油等污染物质的排放不断增加，对环境造成了严重的危害。因此，对于污染水的处理和油水分离技术的研究越来越引起人们的关注。其中，油水分离技术是一种基本而又重要的环保技术。传统的油水分离技术主要是通过重力作用或者过滤方法来实现。但这种技术的效率较低，且对于良好的油水分离效果需要使用大量的能源成本，因此，研究开发高效、便捷的分离技术至关重要。
海绵是一种具有高度可压缩性和广泛工业应用价值的材料，可应用于吸附、分离和过滤等方面。近年来，海绵材料和超疏水表面的研究发展迅速，超疏水表面是一种具有特殊化学结构和物理结构的材料，可以在其表面形成水滴黏附的处于Cassie-Baxter模式下的特殊状态，形成超疏水性，具有很好的油水分离能力。多壁碳纳米管是一种具有独特的物理和化学特性的碳材料，其表面积大，能够有效地吸附污染物质，与海绵相结合，可以形成一种高效的油水分离材料。因此，研究多壁碳纳米管负载超疏水海绵的制备及其应用在油水分离方面具有很大的意义。
二、研究内容和方法
1.研究内容
本研究的主要内容包括：(1)制备多壁碳纳米管；(2)制备超疏水海绵；(3)制备多壁碳纳米管负载超疏水海绵；(4)研究其在油水分离方面的应用。
2.研究方法
2.1制备多壁碳纳米管
本实验采用的方法为化学气相沉积法。主要步骤包括：(1)将硅片放入石英管中；(2)将介质放入反应器中；(3)加入金属触媒；(4)在反应器中加入反应气体；(5)在一定的温度和时间下，通过化学反应制备出多壁碳纳米管。
2.2制备超疏水海绵
超疏水海绵的制备主要采用溶剂挥发法。主要步骤包括：(1)在表面活性剂的帮助下，将聚氨酯膜涂在发泡体表面上；(2)制备涂有聚氨酯膜的发泡体在乙醚的蒸馏下挥发；(3)将超疏水表面处理剂涂在发泡体表面，制备超疏水海绵。
2.3制备多壁碳纳米管负载超疏水海绵
多壁碳纳米管负载超疏水海绵的制备采用沉积法。主要步骤包括：(1)在海绵中注入多壁碳纳米管溶液；(2)在适当条件下，进行多壁碳纳米管的负载；(3)将超疏水表面处理剂涂在负载多壁碳纳米管的表面上，制备多壁碳纳米管负载超疏水海绵。
2.4油水分离实验
油水分离实验采用模拟浓度的混合液进行，主要实验设备为分离漏斗，油水混合液通过分离漏斗借助重力进行分离，通过对比分离前后不同液体的重量，计算油水分离的效率。
三、预期目标和意义
本研究的预期目标为制备高效、低成本的油水分离材料多壁碳纳米管负载超疏水海绵，为污染物的治理和环境保护提供可行的技术方案。同时，本研究将探究多壁碳纳米管负载超疏水海绵在油水分离领域的应用，为相关领域的研究提供有益的参考。
四、研究进度安排
本研究的进度安排如下：
第一、二季度：制备多壁碳纳米管和超疏水海绵，并对其性能进行测试，确定最佳制备工艺；
第三、四季度：制备多壁碳纳米管负载超疏水海绵，并对其进行性能测试，优化其性能，为下一步实验做准备；
第五、六季度：进行油水分离实验，并对实验结果进行分析，总结结果并得出结论。
五、研究难点
1.多壁碳纳米管和超疏水海绵的制备和性能测试；
2.多壁碳纳米管负载超疏水海绵的制备，如何保证多壁碳纳米管的均匀负载和适当的载量；
3.关于海绵的材质选择，如何在性能上达到要求，同时在成本上可控制；
4.油水分离实验的设计，如何设计适合不同情况下的实验方案，考虑其实用价值。
六、参考文献
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