CN113062120B - 一种海藻酸钠改性的两亲性羽毛及其制备方法与应用 - Google Patents

一种海藻酸钠改性的两亲性羽毛及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113062120B
CN113062120B CN202110380592.4A CN202110380592A CN113062120B CN 113062120 B CN113062120 B CN 113062120B CN 202110380592 A CN202110380592 A CN 202110380592A CN 113062120 B CN113062120 B CN 113062120B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sodium alginate
feather
amphiphilic
solution
modified amphiphilic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110380592.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113062120A (zh
Inventor
胡晓珍
史开源
申婷
周俊宏
刘悦晗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Information Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Information Science and Technology filed Critical Nanjing University of Information Science and Technology
Priority to CN202110380592.4A priority Critical patent/CN113062120B/zh
Publication of CN113062120A publication Critical patent/CN113062120A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113062120B publication Critical patent/CN113062120B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M19/00—Treatment of feathers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

本发明公开了一种海藻酸钠改性的两亲性羽毛，所述羽毛的一面均匀覆盖有一层海藻酸钠。本发明还公开了海藻酸钠改性的两亲性羽毛的制备方法，包括以下步骤：(1)将海藻酸钠粉末分散到溶剂中，振荡混匀，超声后得到高分散度的海藻酸钠溶液；(2)将无水乙醇分散到海藻酸钠溶液中，振荡混匀，超声后得到高分散度的混合溶液；(3)将混合溶液喷涂到羽毛的一面，真空热烘干后得到最终产物。两亲性的羽毛可加速水的输送和减少热量的损耗；海藻酸钠和羽毛均为可生物降解材料，环保无毒，且便宜易得。制备工艺简单，室温操作，成本较低，环保无毒，所得两亲性羽毛有着优异的光热转换效率和抗盐性能，在海水淡化领域具有广阔的发展前景。

Description

一种海藻酸钠改性的两亲性羽毛及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于生物衍生光热材料领域，尤其涉及一种海藻酸钠改性的两亲性羽毛及其制备方法与应用。
背景技术
水是人类的生命之源。然而，可供人类利用的淡水资源仅占地球全部水资源的2.7％，其中又有90％的淡水资源存在于人类难以开采的冰川以及环境恶劣的南极北极，可供人类直接利用的淡水资源仅占全部水资源的0.27％。目前，全球有一半以上的人口生活在缺水或极其缺水的地区，而由缺水所导致的疾病和死亡更是不计其数。若能将海水资源通过一定的手段转化为可被人类利用的淡水资源，则全球面临的水资源短缺危机将被缓解，因此，研究一种可高效淡化海水、具有抗盐性能、低成本、和环境友好的材料具有重要的现实意义。
在目前报道的海水淡化技术中，被动式太阳能光热转换技术已经被广泛应用，这种技术设计简单，材料便宜，运营成本较低，然而，此技术需要加热整个水体以获得水蒸气，水体热量向环境耗散严重，能量利用率较低。近年来，人们开发了一种新型的界面光热技术，通过一层漂浮在水体表面的精密设计的光吸收体，将吸收的光能转换为热能，加热表层的水体。由于界面光热技术只加热表层水体而不是整个水体，因此极大的减少了因水体热量耗散而造成的能量损失，具有较高的光热转换效率。目前报道的大多数界面光热转换材料造价较高，且难生物降解，这为其大规模应用带来了一定的阻碍。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的在于提供一种加速水的输送和减少热量损耗的海藻酸钠改性的两亲性羽毛；本发明的第二目的在于提供这种改性两亲性羽毛的制备方法及其应用。
技术方案：本发明的海藻酸钠改性的两亲性羽毛，所述羽毛的一面均匀覆盖有一层海藻酸钠。
本发明海藻酸钠改性的两亲性羽毛的制备方法，包括以下步骤：
(1)将海藻酸钠粉末分散到溶剂中，振荡混匀，超声后得到高分散度的海藻酸钠溶液；
(2)将无水乙醇分散到海藻酸钠溶液中，振荡混匀，超声后得到高分散度的混合溶液；
(3)将混合溶液喷涂到羽毛的一面，真空热烘干后得到最终产物。
进一步地，步骤(1)中，所述振荡的时间为3-10min，所述超声的时间为10-20min。
进一步地，步骤(1)中，所述海藻酸钠溶液的浓度为2-20mg/ml。
进一步地，步骤(1)中，所述溶剂为水。
进一步地，步骤(2)中，所述振荡的时间为2-20min，所述超声的时间为5-20min。
进一步地，步骤(2)中，所述混合溶液的浓度为1-10mg/ml。
进一步地，步骤(3)中，所述喷涂的次数为5-10次。
进一步地，步骤(3)中，所述真空热烘干的温度为30-40℃，时间为10-24h。
本发明海藻酸钠改性的两亲性羽毛在海水淡化领域中的应用。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
(1)天然羽毛本身具有互相连接的维管束的微结构，使其本身具有较好的水扩散效果；
(2)海藻酸钠喷涂到羽毛一面使其由超疏水改性为亲水，两亲性的羽毛可加速水的输送和减少热量的损耗；
(3)海藻酸钠和羽毛均为可生物降解材料，环保无毒，且便宜易得。
(4)本发明制备工艺简单，室温操作，成本较低，环保无毒，所得两亲性羽毛有着优异的光热转换效率和抗盐性能，在海水淡化领域具有广阔的发展前景。
(5)羽毛作为一种天然材料，其较易获得，且生物降解性好，将其使用海藻酸钠改为两亲性后可实现超疏水性和超亲水性，羽毛本身互相连接的维管束使其拥有较快的水传输能力，因此这是一种典型的光热转换材料，在海水淡化领域中有广泛应用的潜力。
附图说明
图1是本发明两亲性羽毛实物图；
图2是本发明两亲性羽毛正面的扫描电子显微镜图；
图3是本发明两亲性羽毛反面的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1：
材料制备
1)将20mg海藻酸钠粉末分散到10ml水中，振荡混匀3min，超声10min得到分散度良好、浓度为2mg/ml的海藻酸钠溶液；
2)将10ml无水乙醇分散到10ml海藻酸钠溶液中，振荡混匀2min，超声5min得到分散度良好、海藻酸钠浓度为1mg/ml的混合溶液；
3)将混合溶液喷涂到羽毛的一面5次后，40℃真空热烘干12h，得到组装了一层海藻酸钠的两亲性羽毛。
效率测试
1)将两亲性羽毛亲水面朝下放置在盛有3％NaCl溶液的烧杯中；
2)将烧杯放置在1个太阳强度(1kW/m2)的氙灯下照射8个小时，并通过电子天平获取装置的质量实时变化曲线。
对所制得的两亲性羽毛进行微观形貌和光热转换效率和抗盐性能检测，结果如下：
在NaCl溶液浓度为3％的环境中，光源强度为1kW/m2的氙灯照射8h后羽毛的光热转换效率为75.01％，羽毛表面无盐析出。
图1是羽毛实物展示；图2是羽毛正面的扫描电子显微镜图，可以看到羽毛正面结构的有序排列；图3是羽毛反面的扫描电子显微镜图，可以看到羽毛反面结构的有序排列。
实施例2：
材料制备
1)将40mg海藻酸钠粉末分散到10ml水中，振荡混匀5min，超声15min得到分散度良好、浓度为4mg/ml的海藻酸钠溶液；
2)将10ml无水乙醇分散到10ml海藻酸钠溶液中，振荡混匀3min，超声10min得到分散度良好、海藻酸钠浓度为2mg/ml的混合溶液；
3)将混合溶液喷涂到羽毛的一面8次后，40℃真空热烘干12h，得到组装了一层海藻酸钠的两亲性羽毛。
效率测试
1)将两亲性羽毛亲水面朝下放置在盛有5％NaCl溶液的烧杯中；
2)将烧杯放置在1个太阳强度(1kW/m2)的氙灯下照射8个小时，并通过电子天平获取装置的质量实时变化曲线。
对所制得的两亲性羽毛进行微观形貌和光热转换效率和抗盐性能检测，结果如下：
在NaCl溶液浓度为5％的环境中，光源强度为1kW/m2的氙灯照射8h后羽毛的光热转换效率为70.59％，羽毛表面无盐析出。
实施例3：
材料制备
1)将80mg海藻酸钠粉末分散到10ml水中，振荡混匀7min，超声20min得到分散度良好、浓度为8mg/ml的海藻酸钠溶液；
2)将10ml无水乙醇分散到10ml海藻酸钠溶液中，振荡混匀5min，超声15min得到分散度良好、海藻酸钠浓度为4mg/ml的混合溶液；
3)将混合溶液喷涂到羽毛的一面8次后，40℃真空热烘干16h，得到组装了一层海藻酸钠的两亲性羽毛。
效率测试
1)将两亲性羽毛亲水面朝下放置在盛有8％NaCl溶液的烧杯中；
2)将烧杯放置在1个太阳强度(1kW/m2)的氙灯下照射8个小时，并通过电子天平获取装置的质量实时变化曲线。
对所制得的两亲性羽毛进行微观形貌和光热转换效率和抗盐性能检测，结果如下：
在NaCl溶液浓度为8％的环境中，光源强度为1kW/m2的氙灯照射8h后羽毛的光热转换效率为66.37％，羽毛表面无盐析出。
实施例4：
材料制备
1)将100mg海藻酸钠粉末分散到10ml水中，振荡混匀10min，超声15min得到分散度良好、浓度为10mg/ml的海藻酸钠溶液；
2)将10ml无水乙醇分散到10ml海藻酸钠溶液中，振荡混匀5min，超声15min得到分散度良好、海藻酸钠浓度为5mg/ml的混合溶液；
3)将混合溶液喷涂到羽毛的一面8次后，40℃真空热烘干12h，得到组装了一层海藻酸钠的两亲性羽毛。
效率测试
1)将两亲性羽毛亲水面朝下放置在盛有10％NaCl溶液的烧杯中；
2)将烧杯放置在1个太阳强度(1kW/m2)的氙灯下照射8个小时，并通过电子天平获取装置的质量实时变化曲线。
对所制得的两亲性羽毛进行微观形貌和光热转换效率和抗盐性能检测，结果如下：
在NaCl溶液浓度为10％的环境中，光源强度为1kW/m2的氙灯照射8h后羽毛的光热转换效率为59.02％，羽毛表面无盐析出。
实施例5：
材料制备
1)将160mg海藻酸钠粉末分散到10ml水中，振荡混匀10min，超声20min得到分散度良好、浓度为16mg/ml的海藻酸钠溶液；
2)将10ml无水乙醇分散到10ml海藻酸钠溶液中，振荡混匀10min，超声20min得到分散度良好、海藻酸钠浓度为8mg/ml的混合溶液；
3)将混合溶液喷涂到羽毛的一面8次后，40℃真空热烘干12h，得到组装了一层海藻酸钠的两亲性羽毛。
效率测试
1)将两亲性羽毛亲水面朝下放置在盛有12％NaCl溶液的烧杯中；
2)将烧杯放置在1个太阳强度(1kW/m2)的氙灯下照射8个小时，并通过电子天平获取装置的质量实时变化曲线。
对所制得的两亲性羽毛进行微观形貌和光热转换效率和抗盐性能检测，结果如下：
在NaCl溶液浓度为12％的环境中，光源强度为1kW/m2的氙灯照射8h后羽毛的光热转换效率为55.53％，羽毛表面无盐析出。
实施例6：
材料制备
1)将200mg海藻酸钠粉末分散到10ml水中，振荡混匀10min，超声20min得到分散度良好、浓度为20mg/ml的海藻酸钠溶液；
2)将10ml无水乙醇分散到10ml海藻酸钠溶液中，振荡混匀10min，超声20min得到分散度良好、海藻酸钠浓度为10mg/ml的混合溶液；
3)将混合溶液喷涂到羽毛的一面10次后，40℃真空热烘干24h，得到组装了一层海藻酸钠的两亲性羽毛。
效率测试
1)将两亲性羽毛亲水面朝下放置在盛有15％NaCl溶液的烧杯中；
2)将烧杯放置在1个太阳强度(1kW/m2)的氙灯下照射8个小时，并通过电子天平获取装置的质量实时变化曲线。
对所制得的两亲性羽毛进行微观形貌和光热转换效率和抗盐性能检测，结果如下：
在NaCl溶液浓度为15％的环境中，光源强度为1kW/m2的氙灯照射8h后羽毛的光热转换效率为50.02％，羽毛表面无盐析出。
实施例1-6得到的两亲性羽毛获得了天然羽毛不具有的超亲水性，通过调节海藻酸钠的浓度来控制改性程度，一般来说，浓度越大，亲水性越好，羽毛的间隙越小，水的传输通道越小。通过对天然羽毛的改性得到的上层疏水下层亲水的两面体结构，实现了较高的光热转换效率。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种海藻酸钠改性的两亲性羽毛，其特征在于，所述羽毛的一面均匀覆盖有一层海藻酸钠。
2.一种海藻酸钠改性的两亲性羽毛的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将海藻酸钠粉末分散到溶剂中，振荡混匀，超声后得到高分散度的海藻酸钠溶液；
（2）将无水乙醇分散到海藻酸钠溶液中，振荡混匀，超声后得到高分散度的混合溶液；
（3）将混合溶液喷涂到羽毛的一面，真空热烘干后得到最终产物。
3.根据权利要求2所述的海藻酸钠改性的两亲性羽毛的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述振荡的时间为3-10 min，所述超声的时间为10-20 min。
4.根据权利要求2所述的海藻酸钠改性的两亲性羽毛的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述海藻酸钠溶液的浓度为2-20 mg/ml。
5.根据权利要求2所述的海藻酸钠改性的两亲性羽毛的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述溶剂为水。
6.根据权利要求2所述的海藻酸钠改性的两亲性羽毛的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述振荡的时间为2-20 min，所述超声的时间为5-20 min。
7.根据权利要求2所述的海藻酸钠改性的两亲性羽毛的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述混合溶液的浓度为1-10 mg/ml。
8.根据权利要求2所述的海藻酸钠改性的两亲性羽毛的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述喷涂的次数为5-10次。
9.根据权利要求2所述的海藻酸钠改性的两亲性羽毛的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述真空热烘干的温度为30-40℃ ，时间为10-24h。
10.一种权利要求1所述的海藻酸钠改性的两亲性羽毛在海水淡化领域中的应用。
CN202110380592.4A 2021-04-09 2021-04-09 一种海藻酸钠改性的两亲性羽毛及其制备方法与应用 Active CN113062120B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110380592.4A CN113062120B (zh) 2021-04-09 2021-04-09 一种海藻酸钠改性的两亲性羽毛及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110380592.4A CN113062120B (zh) 2021-04-09 2021-04-09 一种海藻酸钠改性的两亲性羽毛及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113062120A CN113062120A (zh) 2021-07-02
CN113062120B true CN113062120B (zh) 2022-12-06

Family

ID=76566265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110380592.4A Active CN113062120B (zh) 2021-04-09 2021-04-09 一种海藻酸钠改性的两亲性羽毛及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113062120B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115414916A (zh) * 2022-09-15 2022-12-02 广东省科学院生物与医学工程研究所 一种鸡毛-海藻海绵状凝胶材料及其制备方法和吸附应用

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102582144A (zh) * 2012-01-20 2012-07-18 东华大学 填充羽毛纤维的复合熔喷滤芯材料及其制备装置及方法
CN102774063A (zh) * 2011-05-11 2012-11-14 博鸿生物科技股份有限公司 含有海藻酸盐膜层的薄膜及其制造方法
CN105727762A (zh) * 2016-02-22 2016-07-06 天津大学 海藻酸钠-两亲性碳材料/聚丙烯腈复合膜及制备和应用
CN106474823A (zh) * 2016-12-28 2017-03-08 怀宁县菲豹服饰有限公司 一种用作高含污泥处理的羽毛非织造复合针刺过滤材料及其制备方法
CN106621569A (zh) * 2016-12-28 2017-05-10 怀宁县菲豹服饰有限公司 一种污水处理用羽毛非织造复合针刺过滤材料及其制备方法
CN109304090A (zh) * 2017-07-28 2019-02-05 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 高效抗菌正渗透海水淡化膜及其制备方法与应用
CN110227356A (zh) * 2019-04-29 2019-09-13 西南石油大学 一种海藻酸钙复合滤膜、及其制备方法和应用
CN110357191A (zh) * 2019-08-12 2019-10-22 黑龙江省华升石墨股份有限公司 一种便携式高效海水淡化材料及其制备、使用方法
CN110725024A (zh) * 2019-10-24 2020-01-24 中山大学 一种纤维状光热转换材料的制备方法
CN111729520A (zh) * 2020-07-07 2020-10-02 长沙三思新材料科技有限公司 一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102774063A (zh) * 2011-05-11 2012-11-14 博鸿生物科技股份有限公司 含有海藻酸盐膜层的薄膜及其制造方法
CN102582144A (zh) * 2012-01-20 2012-07-18 东华大学 填充羽毛纤维的复合熔喷滤芯材料及其制备装置及方法
CN105727762A (zh) * 2016-02-22 2016-07-06 天津大学 海藻酸钠-两亲性碳材料/聚丙烯腈复合膜及制备和应用
CN106474823A (zh) * 2016-12-28 2017-03-08 怀宁县菲豹服饰有限公司 一种用作高含污泥处理的羽毛非织造复合针刺过滤材料及其制备方法
CN106621569A (zh) * 2016-12-28 2017-05-10 怀宁县菲豹服饰有限公司 一种污水处理用羽毛非织造复合针刺过滤材料及其制备方法
CN109304090A (zh) * 2017-07-28 2019-02-05 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 高效抗菌正渗透海水淡化膜及其制备方法与应用
CN110227356A (zh) * 2019-04-29 2019-09-13 西南石油大学 一种海藻酸钙复合滤膜、及其制备方法和应用
CN110357191A (zh) * 2019-08-12 2019-10-22 黑龙江省华升石墨股份有限公司 一种便携式高效海水淡化材料及其制备、使用方法
CN110725024A (zh) * 2019-10-24 2020-01-24 中山大学 一种纤维状光热转换材料的制备方法
CN111729520A (zh) * 2020-07-07 2020-10-02 长沙三思新材料科技有限公司 一种产富氢直饮水的海水淡化复合膜及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
抗污染高分子纳滤膜研究进展;刘兴等;《膜科学与技术》;20180913(第05期);全文 *
羽毛的化学改性及其对Cu~(2+)的吸附;杨崇岭等;《农业环境科学学报》;20070225(第01期);全文 *
聚电解质涂层/纳米纤维膜复合滤膜的制备;阎怡瑾等;《合成纤维》;20100925(第09期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113062120A (zh) 2021-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110090603B (zh) 一种MXene与氧化石墨烯复合气凝胶及其制备方法和应用
CN113042077B (zh) 一种光热-光化学协同转换的水凝胶材料及其制备方法和应用
Li et al. Shape-controlled fabrication of cost-effective, scalable and anti-biofouling hydrogel foams for solar-powered clean water production
CN113062120B (zh) 一种海藻酸钠改性的两亲性羽毛及其制备方法与应用
CN112724427B (zh) 一种玉米淀粉/海藻酸钠/MXene复合水凝胶的制备及在海水淡化中的应用
CN110105917A (zh) 一种光热复合材料及其制备方法与应用
CN110734575B (zh) 一种气凝胶-聚吡咯光热转化材料的制备方法及其应用
CN110218354A (zh) 一种用于光热水蒸汽转化的聚乙烯醇碳纳米管凝胶材料
CN103897186B (zh) 一种聚天冬氨酸高吸水树脂的制备方法
CN111978592A (zh) 一种光热材料的制备方法及其在水蒸发中的应用
CN113882154B (zh) 一种用于太阳能蒸发器的柔性PPy/MXene-PDA光热织物及其制备方法
CN113152078A (zh) 一种基于碳纤维布的光热复合材料及其制备方法和应用
CN114702093B (zh) CNTs改性聚氨酯海绵制备三维多孔阻盐界面蒸发器的方法
CN113549228A (zh) 基于可控闭孔水凝胶的太阳能蒸发体及其制备方法
Wang et al. Aligned aerogels with high salt-resistance and anti-biofouling for efficient solar evaporation
CN115323801A (zh) 一种具有全天高效被动辐射冷却功能的涂层纺织品及其制备方法
CN114230849A (zh) 一种具有高效光热转换的多孔气凝胶制备方法
CN114619748A (zh) 碳纳米管基单向导湿光热膜、制备方法和制得的太阳能界面蒸发装置
Li et al. A hierarchical porous aerohydrogel for enhanced water evaporation
Li et al. Aerogel-based solar interface evaporation: Current research progress and future challenges
CN111635604B (zh) 一种天然胶体复合的水凝胶及其制备方法、应用
CN109265717A (zh) 一种具有抗菌性能的多孔光热膜及其制备和应用
Liu et al. Investigation of graphene nanofluid for high efficient solar steam generation
CN113372620A (zh) 具有纳米异质结构的光热转换材料及其制备方法和应用
CN116102777B (zh) 一种多孔的双网络空气水凝胶及其制备和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant