PVA型超亲水-水下超疏油过滤膜油水分离性能研究

稀土萃取分离生产过程中会产生大量的含油废水亟待处理，超亲水-水下超疏油过滤膜为稀土冶炼含油废水带来了新的解决方案。以过滤棉为基材，以富含羟基的聚乙烯醇(PVA)与亲水的纳米二氧化硅溶胶为前驱体，以戊二醛为交联剂制备了PVA型超亲水-水下超疏油过滤膜。接触角测试表明，在空气介质中对水的接触角为0°，在水介质中对油的接触角为155.3°，具备优良的超亲水-水下超疏油性能。对制备的PVA型超亲水-水下超疏油过滤膜进行油水分离实验发现，3次重复实验过滤膜的平均油水分离率为97.5%，膜通量为11.89 L/(m²·s)，经30次油水分离循环测试，该过滤膜仍具有95.3%的油水分离率和11.06 L/(m²·s)的膜通量，展现了较好的耐久性和稳定性，具有一定的工业推广应用前景。     

超亲水/水下超疏油膜的制备及油水分离性能

工业生产和频繁的溢油事故产生大量的含油废水,其高效分离依然面临全球性的挑战。具有仿生浸润特性的膜可以选择性透过水或油,分离效率高且操作简单而广泛应用于油水分离。本文通过一步浸渍法将TiO₂纳米颗粒和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）原位固化到不锈钢网上制备了具有微/纳米层级结构的超亲水/水下超疏油油水分离膜。重点考察了TiO₂/PVP涂覆液浓度（质量分数1%、3%、5%、7%、9%）对膜的浸润特性和油水分离性能的影响。实验结果表明,不同TiO₂/PVP浓度改性的膜具有超亲水/水下超疏油特性,水的接触角均为0°,在水中油的接触角达160°,油水分离效率大于99.5%。膜通量随浓度的增大先减小后增加,当质量分数为3%时膜通量最大为8422.5L/（m²·h）。经过30次连续油水分离后,其分离效率仍大于99.5%,表明TiO₂/PVP-SS （stainless steel）膜有良好的耐久性和稳定性。因此,TiO₂/PVP-SS仿生特殊浸润膜材料在油水分离领域具有经济、高效、环境友好的潜在优势。     

平均孔径与改性氧化物对α-Al_2O_3微滤膜油水分离效率的影响

在膜法处理含油废水的过程中,考察了不同平均孔径和氧化物改性的α-Al2O3微滤膜分离效率。结果表明:采用平均孔径为0.2μm的α-Al2O3微滤膜进行油水分离时,膜渗透通量达166.7L/(m2·h)且膜渗透液中的油含量为8.27mg/L。相对于ZnO改性,TiO2改性的孔径为0.2μm的α-Al2O3微滤膜渗透通量达192.6L/(m2·h),较未改性膜提高15.5%,且表现出较好的抗污染性和耐酸碱腐蚀能力。同时,实验还从改性膜表面亲疏水性能和zeta电位角度,对改性膜渗透通量提高的机理进行了初步研究。     

超亲水PVDF纤维复合膜的制备及其油水分离性能研究

为解决聚偏氟乙烯(PVDF)膜分离含油废水时亲水性差、易被污染的问题，利用乙烯-co-马来酸酐共聚物(PEMA)的超润湿性能，先将PVDF和PEMA共混后通过静电纺丝制备出富羧基PVDF纤维复合膜，后在纤维表面原位生长微纳米CaCO₃颗粒对膜进行矿化处理得到超亲水PVDF纤维复合膜，并将其用于油水分离。探讨PEMA含量和矿化条件对纤维复合膜结构与性能的影响，明确膜微观结构、表面化学组成与膜油水分离性能、抗污染性能之间的关系。结果表明：当PEMA与PVDF质量比为1:4、经3次循环矿化后所制备的PVDF纤维复合膜具有最佳的亲水性能，水接触角从131.12°降至18.55°、在重力下纯水渗透通量为391.96 L/(m²·h)；膜具有优异的抗油粘附性能和水下驱油能力，对于正己烷/水、甲苯/水、石油醚/水、大豆油/水、二氯乙烷/水等混合物进行油水分离时效率均高达98.5%以上；10次循环油水分离实验和持续水洗实验表明该纤维复合膜具有很好的恢复性和亲水持久性。     

基于壳聚糖/聚乙烯醇/二氧化钛修饰的硝酸纤维素复合膜研究

通过负压抽滤的方法将壳聚糖(CS)、聚乙烯醇(PVA)与二氧化钛(TiO₂)的修饰液涂覆到纯硝酸纤维素膜的表面,制备硝酸纤维素复合膜,研究膜在微观结构、元素分布与组成、浸润性等方面的性能。结果表明,制备的新型膜具有超亲水/水下超疏油特性,过滤柴油乳液通量为5 867.3 L/(m²·h),除油率为99.4%,在强酸碱性、高盐度环境下的油水分离实验时,过滤通量无明显衰减,除油率可保持98.9%以上,具有优良的稳定性和耐腐蚀性。     

鳞片状BiVO4不锈钢网涂层的制备及其在油水分离中的应用

随着石油泄漏事故的频繁发生和工业含油废水的大量排放,现代化工油水分离问题日益突出。具有特殊润湿性的材料可以选择性透过水或油,分离效率高且操作简单而广泛应用于油水分离。本文以不锈钢网为基底,通过液相法可控制备得到具有不同尺寸、排列的BiVO₄纳米片涂层。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、接触角测量仪对其表面形貌与润湿性能进行表征,研究BiVO₄纳米片尺寸和排列对水下疏油性能的影响。结果表明当不锈钢网表面均匀生长着鳞片状BiVO₄,且这些纳米片随机放射排列时,涂层水下油接触角达到了165.1°,倾斜角仅为2.0°,具有水下超疏油性质。将该涂层用于油水混合物的分离,分离效率均在95.0%以上且分离通量最大可达1.4×10⁴L/(m²·h),在油水分离领域展现出巨大的应用潜力。     

基于多巴胺亲水改性下Janus膜的制备及其油水乳液分离

目前用于处理含油废水的特殊润湿材料通常分为去油型和去水型,其仅局限分离单一乳液。本文基于多巴胺改性的聚偏氟乙烯(PVDF)膜,通过交替浸渍工艺和无纺布剥离,制备了具有不对称润湿性的Janus膜。通过调整交替次数以及剥离无纺布,可分别获得超亲水/水下超疏油的表面以及超疏水/超亲油的底面,水/水下油接触角(CA)差异高达150°。基于Janus膜的非对称润湿性,仅通过切换跨膜方向,对表面活性剂稳定的水包油(O/W)和油包水(W/O)乳液渗透通量高达367L/(m²·h)和1729L/(m²·h),其中水包油渗透液化学需氧量(COD)符合石油化工排放标准,油包水渗透液中水含量小于80mg/L,实现了对O/W和W/O乳液的高效分离。此外,Janus膜在牛血清蛋白(BSA)溶液分离过程中表现出理想的防污性能和可重复使用性。     

改性PVDF中空纤维膜处理汽车脱脂废水的性能研究

采用经过亲水疏油改性的聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜对汽车脱脂废水进行了油水分离研究。结果表明,在跨膜压差0.08～0.10 M Pa,浓水回流量为膜初始通量的2倍,进液温度30～40℃的操作条件下,PVDF膜处理脱脂废水的分离效果最佳。在清洗液温度45℃条件下,采用纯水-HCl-Na OH+十二烷基苯磺酸钠(SDS)清洗方式可基本去除膜的不可逆污染,通量恢复率达97%。膜的稳定通量达15 L/(m~2·h),油、化学需氧量(COD)、浊度的去除率分别达到98.0%、92.9%、98.5%以上,滤液油含量低于15 mg/L、浊度低于5 NTU、COD质量浓度低于1 350 mg/L,在脱脂废水处理方面表现出巨大的应用潜力。     

脱乙酰基改性乙酸纤维薄膜对乳化油分离及积垢机理的探究

利用静电纺丝制造乙酸纤维素膜（CA纤维膜）,并利用添加TiO₂及脱乙酰基（d-CA）对CA纤维膜进行改性,后续对膜过滤特性、渗透通量、油水乳化液去除效率、反洗特性及积垢机制进行讨究。结果显示,CA纤维膜通过TiO₂及d-CA改性后可以提高膜的热稳定性及亲水性能,并得到稳定的纯水通量和过滤通量;最佳的比例为TiO₂@d-18.5%CA纤维膜,在40kPa跨膜压差、60min的操作条件下,其纯水通量、过滤通量、1g/L油水乳化液去除效率以及反洗后通量分别为824.8L/(m²·h)、(311.3±12.5)L/(m²·h)、93.6%±1.1%、451.5L/(m²·h);另外,添加TiO₂可能导致油水乳化液在膜表面不可逆阻力比例的增加,脱乙酰基改性CA纤维膜则可以降低膜自身阻力及增加可逆阻力的比例,提高CA纤维膜在油水分离方面的潜力。     

用于水污染净化的高效多孔聚丙烯复合膜的制备及性能研究

通过溶液法在聚丙烯(PP)多孔膜上负载聚多巴胺(PDA),制备了亲水疏油的PP复合膜,并对其微观结构、润湿性以及油水乳液分离性能进行了研究。结果表明:不同的制备温度对于PP复合膜的性能有较大影响,其中PP-35具有最佳的亲水疏油性,其对于乳液的分离通量以及拒油率分别为463 L/(m3·h)和99.8%,表现出优异的乳液分离性能。此外,PP-35对于不同的油水乳液以及在不同的腐蚀性环境下均具有较好的分离性能,说明其具有优异的实用性以及耐久性。因此,制备的PP-35膜可以有效地应用于油水乳液的分离中。     

超亲水SiO_2修饰膜的构建及其油水乳液分离性能

采用硅溶胶和多巴胺作为修饰剂,通过一步反应在微孔聚丙烯膜(MPPM)表面构建了SiO_2修饰层。利用FTIR、ESEM和EDX对膜进行了表征,发现膜表面SiO_2颗粒分布非常均匀。水/油接触角及纯水通量实验结果表明,修饰膜具有超亲水性及水下超疏油性,透水能力强,水通量大[在0.1 MPa时,水通量高达(5100±500)L·m-2·h-1]。油水乳液分离结果表明,修饰膜能有效分离油水乳液,在0.05 MPa时,油水乳液水通量达2830 L·m-2·h-1,油截留率达99.8%以上,即使过膜压力增大到0.15 MPa,油截留率也能保持在99%以上,且膜表面的油污可用水清洗除去,展现出很好的应用前景。     

基于超亲水超疏油原理的网膜及其在油水分离中的应用

综述了基于超亲水超疏油原理的网膜的研究进展及其在油水分离中的应用。首先介绍了研究的理论基础,包括构筑超亲水超疏油网膜的理论基础及膜分离原理,膜的基本性能及影响因素,液桥原理在超亲水超疏油膜中的应用以及该类膜的结构、制备的原材料和制备的基本方法。然后全面综述了刺激响应超亲水超疏油膜,超亲水及水下超疏油膜,无机结晶纳米线超亲水超疏油膜,分子刷结构超亲水超疏油膜及可用于含油乳液分离的网膜等的研究进展。最后指出了目前在该领域的研究中存在的一些问题,主要包括膜分离的基本理论,制备膜的原材料、膜通量、膜寿命及应用范围等,并对未来的发展进行了展望。     

基于超亲水超疏油原理的网膜及其在油水分离中的应用

综述了基于超亲水超疏油原理的网膜的研究进展及其在油水分离中的应用。首先介绍了研究的理论基础,包括构筑超亲水超疏油网膜的理论基础及膜分离原理,膜的基本性能及影响因素,液桥原理在超亲水超疏油膜中的应用以及该类膜的结构、制备的原材料和制备的基本方法。然后全面综述了刺激响应超亲水超疏油膜,超亲水及水下超疏油膜,无机结晶纳米线超亲水超疏油膜,分子刷结构超亲水超疏油膜及可用于含油乳液分离的网膜等的研究进展。最后指出了目前在该领域的研究中存在的一些问题,主要包括膜分离的基本理论,制备膜的原材料、膜通量、膜寿命及应用范围等,并对未来的发展进行了展望。     

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°。     

兼具乳液分离和染料吸附性能的复合海绵的制备及性能研究

通过两步浸渍法制备了具有水下超疏油和抗油污染性能的SiO₂-CS/SA海绵,该海绵仅通过重力作用就能分离含油废水,对多种油水混合物和含表面活性剂乳液的分离效率分别在99.0%和99.1%以上,通量分别在60 000 L/(m²·h)和1 694 L/(m²·h)以上。此外,该海绵还可同时分离含刚果红染料的乳液,经4次循环之后乳液分离效率仍达99.0%以上,对染料吸附率达94.5%以上。因此,这种环境友好型的海绵材料可以促进功能界面材料的发展,在含染料的乳液分离领域具有潜在的应用前景。     

基于强氢键作用的超分子微纳米涂层改性滤膜

为解决油水分离滤膜循环使用性差的问题,采用超分子鞣酸-聚乙烯醇(TA-PVA)黏结剂黏附鞣酸-铜(TA-CuⅡ)形成鞣酸-聚乙烯醇-铜(TA-PVA-CuⅡ)涂层改性聚偏氟乙烯(PVDF)膜,制备了具有稳定微纳米涂层的超亲水/水下超疏油膜(TA-PVA-CuⅡ@PVDF)。采用SEM、FTIR、XPS对制备的膜进行了表征,对改性前后PVDF膜的表面润湿性、油水分离性进行了测试,考察了二价铜离子改性时间对TA-PVA-CuⅡ@PVDF循环使用性以及涂层耐久性的影响。结果表明,在亲水性TA-PVA-CuⅡ微纳米涂层的作用下,TA-PVA-CuⅡ@PVDF的水接触角和水下油接触角分别可达到0°和151.0°,其对乳化油的分离膜通量和分离效率最高分别可达1169.30L/(m²·h)和99.99%,展现出优异的油水分离性能。二价铜离子改性时间为20min时,TA-PVA-CuⅡ@PVDF循环稳定性和耐久性最佳,具有15次的循环分离次数,并且通量改变率为6.6%。     

溶剂改性氧化石墨烯(GO)杂化反渗透膜性能的研究

研究了不同聚砜(PSF)底膜溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)浸泡时间、氧化石墨烯(GO)添加量对改性GO纳米杂化反渗透膜(GO-RO膜)性能的影响。结果表明,底膜在40℃、DMF质量分数30%的水溶液中浸泡50 min后,所得GO-RO膜具有较好的分离性能,水通量为85 L/(m~2·h),截留率为99.1%,水通量较底膜未浸泡的GO-RO膜提高近75%。使用浸泡50 min的底膜所制备的GO-RO膜在添加GO的质量分数为0.05%时,膜表面GO团聚较少,性能较为优良,水通量为80 L/(m~2·h),截留率为99.1%,水通量较空白对照组提高近100%。原子力显微镜分析显示,随着GO添加量的增加,膜表面粗糙度不断的增加;X射线光电子能谱仪分析显示,随着GO添加量的增加,膜分离层中GO含量也不断的增加。     

纳米氧化石墨烯增强醋酸纤维素反渗透膜的抗压和机械性能

选择能良好分散纳米氧化石墨烯(GO)的四氢呋喃作为溶剂,制备了不同含量的氧化石墨烯/醋酸纤维素反渗透膜。利用SEM表征膜的形貌结构,并测定了膜的分离性能、抗压性能和机械性能。实验表明,含0.05%GO的醋酸纤维素杂化膜,在3.0 MPa下,对2 000 mg/L的NaCl水溶液通量为10.02 L/(m~2·h),截留率达92.7%。随着杂化膜中GO含量的增加,膜的抗压性明显提升,当GO含量为2%时,升降压前后水通量基本不变。GO的添加使得膜机械性能也大幅提高当杂化膜中GO含量为0.05%和2%时,抗张强度较单纯CA膜分别提升20.3%和43.8%。     

氧化石墨烯掺杂反渗透混合基质膜制备及性能

由于芳香族聚酰胺反渗透膜在抗污染性以及耐氯性方面存在不足,限制了其在海水淡化等方面的应用。采用往油相中添加氧化石墨烯(GO)的二次界面聚合法改性了商业反渗透膜,评价了GO掺杂反渗透混合基质膜的分离性能和耐氯性能,并用接触角仪、Zeta电位仪、扫描电镜和原子力显微镜等仪器表征了膜的亲水性能、荷电性能以及膜表面形貌。结果表明,GO的添加提高了膜的分离性能、耐氯性能和亲水性能;当GO添加量为30 mg·L-1时,膜的通量为(77.7±0.9)L·m-2·h-1,膜的截留率为97.6%±0.5%,相比商业膜分别提高了38.4%和4.5%。当氯化强度低于4800 mg·L-1·h时,膜的水通量和盐截留率变化不明显。     

高通量强抗菌纳米氧化锌/聚醚砜膜研究

采用聚乙烯吡咯烷酮和纳米氧化锌(ZnO)与聚醚砜(PES)共混制备ZnO/PES膜,考察纳米ZnO的添加对PES膜的性能影响。结果表明,当添加质量分数4%的纳米ZnO时,ZnO/PES膜的纯水通量达到561 L/(m~2·h),污染指数为1 629 s/L~2,纯水通量衰减系数低至0.25,膜亲水性显著增强。同时,ZnO的添加不影响ZnO/PES膜对牛血清白蛋白(BSA)的拦截,其值稳定在97%以上。对大肠杆菌的抗菌实验结果表明,ZnO/PES膜的抗菌率随着纳米ZnO用量的增加而上升。尤其在纳米ZnO的质量分数≥8%达到100%的抑菌率。ZnO/PES膜具有良好的分离性能和抗微生物污染性能,可用于水处理工艺。