疏水亲油分离膜的润湿性研究进展

疏水亲油分离膜通过透过油相、截留水相而实现油水分离过程,它具有绿色、高效、易于工业放大等特点,在环境保护、水处理、有机液体分离与回收等领域具有广阔的应用前景,已成为膜科学与技术领域的研发热点。本文回顾了润湿方程的发展历史,介绍了表面润湿性和孔径的协同作用对膜分离过程的影响,讨论了疏水亲油分离膜的设计策略,包括在低表面能材料的表面构建粗糙或微纳米结构和使用低表面能材料对粗糙表面进行疏水改性。最后,对疏水亲油分离膜的发展趋势进行了展望,今后需进一步完善表面浸润理论,开发易于工业生产的制膜方法,探究疏水亲油分离膜对复杂油水混合物（如高黏度、多组分）的分离效果。     

室温下ZnO超疏水表面的制备及油水分离性能

利用简便的液相法,在室温下于不锈钢网上沉积ZnO纳米片和纳米花粗糙结构,接着通过浸渍法修饰低表面能物质硬脂酸,制备了超疏水不锈钢网。对沉积后的不锈钢网表面形貌、晶体结构、润湿性能、耐磨性能、油水分离性能等进行表征与测定。结果表明,该不锈钢网表面由纳米片和纳米花组成的微纳米结构ZnO构成,具有超疏水性,水接触角161 °;油水分离效率达98%,循环使用20次后分离效率仍保持在95.5%以上;具有良好的机械耐磨性,在高盐环境中表现出化学稳定性。     

超疏水铜网的低成本制备及油水分离应用研究

以铜网为基底,采用氧化法构筑微纳米粗糙结构表面,并用廉价无氟低表面能物质硬脂酸进行修饰,制备了具有超疏水特性的铜网。考察了制备条件对铜网疏水性能的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、接触角测试仪等对所得超疏水铜网表面的形貌、化学组成及浸润性等进行表征,同时探讨超疏水铜网在油水分离中的应用效果。结果表明,所制备的铜网表面具有超疏水特性,接触角为155°,成功应用于油水混合液的分离,油水分离效率达到了95.17%。     

超亲水天然多酚改性膜的制备及其油水分离性能

为研发绿色环保、制备工艺简单的油水分离材料，以单宁酸(TA)和聚乙二醇(PEG)为改性剂，聚偏氟乙烯(PVDF)膜为基底，通过简单浸渍法，制备了超亲水复合膜(TAPE膜)。采用SEM、AFM、FTIR、XPS和接触角测定仪对TAPE膜进行了表征和分析，并考察了TAPE膜的油水分离性能、耐磨性能和稳定性。结果表明，TAPE膜具有多孔微纳米粗糙结构，当TA含量为蒸馏水质量的1.75%时，该膜的水接触角和水下油接触角分别为0°和156°，表现出超亲水性和水下超疏油性。在0.09 MPa工作压力下，TAPE膜分离水包油乳液的膜通量为1146.4 L/(m²·h)，是原始PVDF膜的30倍，该膜对油水混合液和水包油乳液的分离效率均可达99.9%。此外，TAPE膜具有良好的稳定性，膜表面经砂纸(320目)磨损(100 g载重)25次后水接触角仍高达152°。     

膜分离技术在乳化态含油废水处理中的应用研究进展

总结了乳化态含油废水处理的难点,剖析了膜处理含油废水的基本原理、膜的分类以及膜的制备与改性,并讨论了油水分离膜的长效抗污问题和解决方法。从膜分离机理、膜的分类、制备与改性等多个方面介绍了膜分离技术应用于乳化态含油废水处理的研究进展,对膜处理乳化油的现状和未来发展方向进行了总结和展望。指出利用膜表面特殊润湿性协同破乳进而高效分离乳化态油水混合物是未来膜分离技术处理乳化态含油废水的研究重点。     

超疏水三维多孔材料在乳化液油水分离中的应用研究进展

超疏水三维多孔材料基于润湿性和毛细作用可有效吸附回收水中浮油,近年来在乳化液的油水分离中也得到应用。本文重点从超疏水三维多孔材料的设计制备、对乳化液的油水分离效果、油滴在材料中的分离机制3个方面展开分析与评价。文中指出：材料设计制备方面,以海绵为主的多孔材料主要通过修饰低表面能物质和构建粗糙结构获得超亲油疏水性,疏水改性后的材料具备较高的油吸附容量（31～131g/g）。乳化液油水分离评价方面,超疏水三维多孔材料处理的对象多为O/W模型乳化液,油浓度低、表面活性剂浓度低、液滴粒径为微米级,少见对实际乳化液的处理;应用方式包括基于吸附作用的浸泡处理和吸附协同拦截作用的过滤处理两类;分析发现影响油水分离效果的关键是材料的孔径、表面疏水性和带电性。作用机制方面,疏水多孔材料吸附乳化油的作用过程仍停留在理论推测层面,主要观点为材料通过笼状孔道结构和疏水表面高效捕集和吸附油滴,油滴聚并破乳形成油层而被分离。虽然超疏水三维多孔材料在乳化液油水分离应用研究中取得了一定进展,但仍需探究其对实际废乳化液的适用性,设计开发连续分离设备以实现工程应用;结合原位观测、数值模拟、力学解析等方法解析油滴在多孔材料...     

耐久型超疏水表面的研究进展

超疏水表面因其特殊的润湿性和广泛的应用引起了人们的关注。然而,在使用过程中超疏水表面容易受到机械作用或化学攻击的影响,造成低表面能物质的缺失或微纳粗糙结构的破坏而丧失超疏水性能。因此,如何构建耐久型超疏水涂层是超疏水领域的一个巨大挑战。基于此,本文主要从耐磨和自修复两个角度综述了耐久型超疏水表面的最新研究进展。首先,从引入化学键、引入弹性材料和利用基材表面构筑微纳粗糙结构等方面总结了提升超疏水表面耐磨性的途径。其次,从低表面能物质的自修复、微纳粗糙结构的重构以及本体自修复等方面总结了超疏水表面自修复性的实现途径。并对耐久型超疏水表面的产业化状况进行了讨论。最后,对耐久型超疏水表面今后的发展进行了展望,以期为制备应用广泛的耐久型超疏水表面提供参考。     

超疏水表面自修复及应用的研究进展

超疏水表面因具有诸多优异特性而展现出良好的应用前景,但在实际应用中容易受到外界机械力损坏或化学侵蚀,赋予超疏水表面自修复性能可以较好地改善表面耐久性,延长其使用寿命。本文针对修复构成超疏水表面的微观结构与低表面能物质展开论述,介绍了在湿度、温度、光等外界因素的引发下超疏水表面对低表面能物质的修复行为与特点,以及以形状记忆聚合物为主制备的超疏水表面对微观结构进行修复的过程。此外,介绍了具有自修复性能的超疏水表面在防腐蚀、油水分离、防覆冰等领域的应用。最后,讨论了通过优化表面结构和化学组成开发自修复超疏水表面的挑战和前景,环保型且无需外界刺激即可迅速对微观结构与低表面能物质进行双重修复的超疏水表面具有重要的研究意义。     

油水分离膜的研究进展

介绍了油水混合物的分类、油水分离膜的分离机理、油水分离膜的类型以及超疏水-亲油膜、超亲水-疏油膜的制备和性能。根据油水分离膜技术现在的发展状况,指出目前在该领域的研究中存在的一些问题以及对未来的发展趋势进行了展望。超疏水-亲油膜从材料制备和油水分离性能等方面,均取得了长足发展,但该膜的疏水稳定性和膜材料的力学强度等有待进一步提高。超亲水-疏油膜的制备过程简单、性能稳定、易清洗,近年来被广泛应用。     

面向油水分离的无机膜制备及应用进展

膜技术是处理含油污水及含水油液的有效分离方法。无机膜材料由于可调变的表面性质和良好的稳定性,即使在苛刻的条件下,在分离油水方面表现出优异的分离性能。本文首先阐述了设计与制备油水分离膜的理论基础,包括分离过程中压力驱动力和膜表面特性对膜通量和选择性的影响;然后综述了当前国内外用于油水分离的无机膜的制备及其应用进展,重点介绍分子筛膜、金属氧化物/金属氢氧化物膜和氧化石墨烯膜等的研究,分析了在不同油水混合物中研究者们调控无机膜表面性能的策略,提出膜表面润湿性和膜结构是提高膜分离效率和抗污染性的关键;最后指出抵制含大量表面活性剂、碱液及有机聚合物种的乳化油对膜造成污染,是无机膜亟需解决的问题,并展望了无机膜在分离油水方面的发展方向。     

中科院PVDF油水分离膜研究取得进展

近年来,海上溢油事件频发、油田回注水处理以及机械、化工等行业中含油废水的处理引起全世界范围的关注。如何实现油水混合物的高效分离,是工业界和科学界关注的热点,油水微乳液的分离因为其乳化特性以及尺寸效应,是油水分离的难点。中国科学院宁波材料技术与工程研究所围绕聚偏氟乙烯微孔膜及其油水分离应用开展了系列工作。通过原位改性以及聚合物软模板剥离技术控制相转化过程,分别调控PVDF膜表面具有微纳尺度结构以及亲水性聚合物网络在PVDF膜表面的均匀镶嵌,制备     

基于ODA/PDMS粗糙结构的仿生光滑液体灌注膜

相较于表面易损伤、压力稳定性差的超疏水表面，具备特殊浸润性的光滑液体灌注表面(SLIPS)在油水分离膜材料的开发上有良好的应用前景。本文使用聚丙烯(PP)和聚酯(PET)纤维膜作为基底，通过一步浸涂法在基底上构造了ODA/PDMS疏水粗糙结构，在其上灌注润滑油，制备了一种具备SLIPS的仿生光滑液体灌注膜(SLIM-ODA/PDMS)。这种光滑液体灌注膜具有良好的疏液性和较好的重力下油包水乳液分离能力，分离率在99.8%以上，这为新型油水分离材料的开发提供了思路。     

油水分离功能膜制备技术研究进展

工业生产以及日常生活中都会产生大量含油废水,因此含油废水的分离,特别是乳化油水的分离面临全球性的挑战。膜分离技术具有分离效率高且操作简单的优点,在处理乳化油水方面具有极大的应用潜力。本文介绍了国内外研究者在制备具有高渗透性、高选择性以及抗污染性油水分离功能膜方面的研究进展,包括传统的膜材料如聚合物膜、陶瓷膜,以及基于纳米材料制备得到新型功能膜。为了评估膜性能,讨论了不同类型膜的分离通量、分离效率、抗污染性以及运行稳定性。最后总结和展望了油水分离功能膜制备技术的未来发展趋势。     

基于3D打印技术制备亲油疏水多孔膜及其性能研究

为解决含油废水处理问题,实现油水高效分离,利用3D打印技术制备出多孔膜,并用石墨烯对该膜表面进行修饰改性,而后得出亲油疏水多孔膜.通过实验测试该亲油疏水多孔膜对不同种类油水混合物的分离效果,探究影响油水分离效率的主要因素.结果表明,利用该方法制备的亲油疏水多孔膜具有良好的亲油疏水性.     

超疏水表面:从制备方法到功能应用

回顾了近年来超疏水表面的研究进展,综述了超疏水表面的制备方法,尤其是近两年来较新的制备技术,阐述了粗糙形貌的制备方法及低表面能物质的修饰技术.此外,还介绍了新型功能性超疏水表面的研究应用状况以及超疏水表面的发展方向和应用前景.     

油水分离膜表面结构可控合成及性能研究

石油开采过程中会产生大量的油水混合物,每天生产生活中也会产生大量含油废水,如何处理这些油水混合物,是环境保护和可持续发展的重大需求。针对含油量较高的油水混合物,本工作制备了疏水-超亲油分离膜。以机械性能较好的泡沫镍为过滤基体,采用电沉积方法,在泡沫镍表面沉积铜颗粒,构筑亲油疏水表面。研究了沉积电位和沉积时间对表面结构的影响,并测试了分离膜表面结构、表面粗糙度及水滴在膜表面的接触角,并对所制备的分离膜进行油水分离性能测试和多次循环的稳定性测试。结果表明,所制备的分离膜具有良好的循环分离性能,对于油水混合物循环十次后分离效率仍在90%以上。本研究为高效油水分离膜材料开发提供了新思路,并拓展了电化学表面改性的应用领域。     

有机框架膜在气体分离中的研究进展

高渗透性、高选择性和高稳定性的膜材料是决定膜分离过程效率的关键。有机框架膜（organic framework membranes,OFMs）具有孔隙率高、孔道长程有序、易于官能化修饰、稳定性强等特点,在气体膜分离领域具有重要发展前景。综述了有机框架膜的化学组成、结构特征、制备方法及其在二氧化碳捕集与分离、烯烃/烷烃分离及稀有气体分离等气体分离过程中的应用。最后,对有机框架膜在气体分离领域的机遇和挑战进行了总结,并对其发展方向进行了展望。     

陶瓷分离膜的制备、过滤机理和应用研究

介绍了陶瓷分离膜的制备方法和膜的过滤机理,同时从陶瓷分离膜的微观结构、膜材料表面性质、应用体系的性质以及操作参数对膜分离性能的影响进行了综述与分析,最后介绍了陶瓷膜的应用前景和未来的研究方向。     

基于层层自组装技术的抗污染膜研究进展

膜分离技术已经广泛应用于污水处理领域，但膜污染是制约其进一步发展的主要障碍，开发抗污染膜材料实现节能降耗是目前膜法污水处理领域的研究热点之一。层层自组装作为一种膜表面改性技术，具有组装材料丰富、适用场景广泛、制备条件温和、分子水平结构可控等特点，已被应用于抗污染膜材料的研制中。本文综述了近年来基于层层自组装技术的水处理用抗污染膜的研究进展，在阐释层层自组装技术应用于膜污染控制机制的基础上，重点总结了基膜的选择和处理、抗污染组装单元的种类和复合方式、组装层数、制备方法对膜抗污染性能的影响，并对未来该技术实现膜污染控制的构筑设计和发展方向，如组装过程机制挖掘、制膜工艺优化、制膜成本降低、长期稳定性提升等方面进行了展望。     

二维MXene材料在油水分离领域的研究进展

在石油开采、运输和加工过程中，大量油类污染物不可避免地进入到水体中，造成资源浪费的同时也严重破坏了生态环境。MXene是一种拥有二维片层结构的过渡金属碳/氮化物，由于其特殊的微观结构和优异的亲水性，已在油水分离领域得到了研究者的广泛关注。然而，MXene的油水分离研究还处在起步阶段，分离机理也有待进一步明确。首先归纳总结了MXene纳米片的制备方法，从MXene表面润湿性原理的角度出发，结合MXene独特的物理化学性质，从理论上论证了MXene材料应用于油水分离领域的可行性。其次，综述了当前MXene基吸附材料与MXene基膜材料在油水分离领域的最新研究进展，证明了MXene材料能有效地处理不同类型的含油废水，并系统地分析了MXene材料对于油污的吸附和分离机理。最后，归纳了目前MXene在油水处理过程中面临的各种挑战，并对MXene在油水分离领域的未来发展做了展望。