聚偏氟乙烯超濾膜納米改性及其應用研究.pdf

1、以無機納米氧化鋁（Al2O3）粒子與聚偏氟乙烯（PVDF）溶液共混，采用相轉(zhuǎn)化法流延成膜，制備無機改性有機高分子板式超濾膜。用杯式超濾裝置考察了無機納米粒子的含量對改性膜性能的影響。用接觸角測定儀測得膜與純水的接觸角用以表征膜的親水性的變化；膜的強度由強度測定儀測定；用掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（JEM）和激光共聚焦掃描電鏡（CLSM）觀察了膜的表面孔分布和斷面孔的結(jié)構(gòu)及納米顆粒在膜中的分散情況；利用差熱分析儀（DSC）分析了無機Al

2、2O3與有機PVDF間的相互作用以及無機納米粒子添加對有機膜成膜機理的影響。結(jié)果表明，納米Al2O3的加入沒有改變有機膜的微觀結(jié)構(gòu)和成膜機理，在保持了PVDF有機膜原有特性的基礎上，改善了PVDF膜的表面親水性和膜強度，增強膜通量和抗污染性。
　　在油田含油污水處理中，用改性后的納米Al2O3－PVDF管式膜超濾膜裝置進行了小試實驗，出水中含油量小于0.7mg/L，懸浮固體小于0.5mg/L，TOC（TotalOrganicCar

3、bon）去除率達95％以上，COD（ChemicalOxygenDemand）去除率80－90%，濁度的去除率90%以上，固體顆粒的粒徑中值小于2μm。出水水質(zhì)達到了油田回注水標準，并且改性膜的出水指標均高于未改性膜。通過掃描電鏡和原子力顯微鏡（AFM）對膜改性前后的污染情況進行了觀察。并用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)合分析儀和能譜儀對兩種膜上的污染物進行了微觀分析。結(jié)果表明，造成膜污染的物質(zhì)主要是有機聚合物和無機礦物質(zhì)，且改性膜所吸附的污染物的種

4、類和數(shù)量都少于未改性膜。為了了解污染膜清洗后的通量恢復情況，試驗采用不同的藥劑對污染膜進行了化學清洗。結(jié)果表明，堿性藥劑清洗后，膜通量恢復得較好，用濃度1%、pH=10的OP-10的表面活性劑進行化學清洗后，可使膜通量恢復率達96.5%。
　　Field模型是廣泛應用于超濾過程膜污染的數(shù)學模型，實用的Field模型包括濾餅過濾模型、完全堵塞過濾模型和中間堵塞過濾模型。試驗運行條件不同，膜污染所適用的模型不同。運用改性膜現(xiàn)場處理含油

5、污水試驗的數(shù)據(jù)，對Field模型中的三種污染機理進行了選擇和分析，發(fā)現(xiàn)完全堵塞過濾模型最適合于本試驗操作條件下的膜污染情況，并在此模型的基礎上建立了適用于超濾處理含油污水的通量隨時間變化的數(shù)學方程。根據(jù)方程所計算的膜通量的數(shù)值與實際測得的通量值相吻合，通過所建立的數(shù)學方程可以很好的預測通量隨時間的變化趨勢，對含油污水的超濾膜處理過程具有重要的參考價值。
　　對日產(chǎn)水300m3規(guī)模的超濾處理含油污水裝置進行了經(jīng)濟評價，在制水成本上改