水下超疏油无机滤膜的制备及性能研究

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随着石油工业和其他工业的发展,工业和生活中不可避免的产生了大量的含油废水,对生态环境和人类健康造成了一定的影响。因此,研究含油污水的处理技术具有重要的现实意义。传统的除油方法主要有重力分离、吸附、离心及生物降解法等,但这些方法的成本高,效率低且很难分离乳化的油水混合物(d<20μm),有时甚至会引起二次污染。与传统的除油技术相比,膜分离技术由于具有效率高、能耗低和操作简便等特点,是处理含油废水最有应用前景的技术之一。迄今为止,研究人员探究并制备了各种类型的膜分离材料,但是目前这些膜材料分离的乳液单一,尤其是对高粘度的原油研究较少。此外,根据目前的实际应用情况,迫切需要制备机械性能优异且耐腐蚀环境的膜材料。本论文在文献调研的基础上,制备了多种具有特殊浸润性的膜材料,并对其油水分离性能进行了系统研究。主要研究内容如下:1.以2300目不锈钢网为基底,将水性聚氨酯和Al2O3以及SiO2混合均匀,通过简单的喷涂法制备了具有水下超疏油性能的Al2O3/SiO2混合网膜。结合水下超疏油性能和筛分效应,该膜可以成功地分离表面活性剂稳定的不同水包油乳液。更重要的是,该混合网膜在经摩擦和超声实验后依然保持水下超疏油性能且可以高效分离水包油乳液。2.以高分子聚合物膜(PVDF)为基底,将废弃的鸡蛋壳涂覆沉积在PVDF膜表面。该膜表现出超亲水/水下超疏油的性能,且具有比较低的滚动角和粘附力,可以高效地分离水包原油乳液。此外,经过多次的循环分离测试后的分离效率依然保持在99.5%以上。3.利用Ti3C2Tx材料特殊的分层结构和亲水性,我们通过真空抽滤法制备了具有超亲水/水下超疏油的二维MXene膜。该膜可以高效地分离一系列小粒径的水包油乳液,其分离效率可以保持99.4%以上,渗透通量达到887 L m-22 h-1 bar-1。更重要的是,MXene膜在3 M HCl,3 M NaOH和3.5 wt%NaCl的溶液浸泡下依然保持水下超疏油的特性。此外,MXene膜对腐蚀性乳液的分离效率高达99.4%,其渗透通量可达1000 L m-22 h-1 bar-1
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