疏水及疏油陶瓷復(fù)合膜的制備、表征及油水分離性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步和人類生活水平的逐步提高，制造和生產(chǎn)企業(yè)以及人類日常生活所造成的水污染現(xiàn)象也日趨嚴(yán)重，其中含油廢水是人類水資源的主要污染源之一。而另一方面，油液中如果含有水會(huì)導(dǎo)致其乳化渾濁，粘稠度增加會(huì)加重對(duì)設(shè)備的腐蝕。因此無(wú)論是在生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，還是水資源的回收與再利用，我們都需要探索出更加有效的技術(shù)手段對(duì)油水混合物進(jìn)行有效的分離。而膜分離技術(shù)的出現(xiàn)為油水混合物的分離提供了一種新的思路。
　　本文通過(guò)采用聚四氟乙烯(PTF

2、E)粉末與氧化鋁平板陶瓷膜在氮?dú)獾姆諊镞M(jìn)行高溫?zé)Y(jié)改性的方式，制備了有較高疏水性的陶瓷復(fù)合膜。通過(guò)膜表面潤(rùn)濕性能測(cè)試結(jié)果可知，水接觸角高達(dá)148°。通過(guò)紅外光譜（FTIR）、X射線光電子能譜(XPS)、熱重分析(TG)和膜孔徑變化可知，具有疏水特性的陶瓷復(fù)合膜上有氟化層的存在。通過(guò)掃描電鏡(SEM)分析發(fā)現(xiàn)改性后的疏水陶瓷復(fù)合膜上有明顯的顆粒狀物質(zhì)出現(xiàn)，而原陶瓷膜表面非常光滑。將疏水陶瓷膜浸泡在油相中24h后，其接觸角僅下降7°，說(shuō)明

3、其具有良好的穩(wěn)定性，能夠較好的應(yīng)用于油水分離實(shí)驗(yàn)。
　　本文考察了操作壓力和水含量對(duì)疏水陶瓷復(fù)合膜油水分離性能的影響。增大操作壓力或減小混合液中的水含量都可以增加膜的滲透通量。疏水陶瓷復(fù)合膜最佳的制備工藝條件為:燒結(jié)溫度為400℃，燒結(jié)時(shí)間為7h，升溫速率為4℃/min。此條件下制備的陶瓷復(fù)合膜在操作壓力為0.1MPa，水含量為1％時(shí)，滲透通量最大，初始通量達(dá)12.85Kg/(m2·h)，水截留率高達(dá)98.42％。
　　本文

4、又以多巴胺(DA)和聚乙烯亞胺(PEI)為改性單體，通過(guò)控制兩者的反應(yīng)時(shí)間比例對(duì)多孔氧化鋁陶瓷膜進(jìn)行疏油改性，成功的制備出水下具有超疏油特性的疏油陶瓷復(fù)合膜。通過(guò)水下油接觸角測(cè)試可知，改性后的疏油陶瓷復(fù)合膜在水下呈現(xiàn)出超疏油特性。通過(guò)紅外光譜、X射線光電子能譜可知，具有水下超疏油特性的疏油陶瓷復(fù)合膜上有多巴胺和聚乙烯亞胺官能團(tuán)的存在。通過(guò)掃描電鏡分析發(fā)現(xiàn)改性后的疏油陶瓷復(fù)合膜上出現(xiàn)了非常多的小顆粒。通過(guò)改性后的疏油陶瓷復(fù)合膜孔徑的急劇變

5、小可知，膜表面和孔內(nèi)部都覆蓋了大量的顆粒狀物質(zhì)。
　　疏油陶瓷復(fù)合膜的油水分離性能受多巴胺與聚乙烯亞胺反應(yīng)時(shí)間比例的影響，膜孔徑隨著多巴胺和聚乙烯亞胺交聯(lián)時(shí)間比例的增加而下降，改性后陶瓷膜的滲透通量在下降，但油截留率在增加。隨著原液中油濃度的增加，其通量呈下降趨勢(shì)。綜上所述，疏油陶瓷復(fù)合膜的最佳制備工藝條件為:陶瓷膜在多巴胺溶液中反應(yīng)時(shí)間為24h，在聚乙烯亞胺溶液中反應(yīng)時(shí)間為8h，此條件下制備的疏油陶瓷復(fù)合膜在油質(zhì)量濃度為1％，操