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全球范围的漏油和工业含油废水将各种有毒化合物引入到清洁的水系统中,从而威胁了全球生态系统。与传统的将油燃烧相比,高效分离含油废水是解决此类全球环境问题的首选解决方案。高效分离技术不仅有利于减少环境污染,而且还可以节约能源和资源循环利用。传统上,重力分离、浮选和过滤可成功地分离油/水混合物,但是这些技术在效率和运行成本方面仍需要改进。由于油水乳液具有强大的油水界面,传统技术在油水乳液分离中面临巨大挑战。膜分离技术具有能耗低、高效率、通用性强等特点,在油水分离过程中被广泛研究。然而,膜分离技术的分离效率受膜的抗污染性、化学稳定性等内在因素和膜组件形式、操作条件等外在因素限制。含油废水的分离要求膜不仅具有高孔隙率、易操作性,而且要求膜表面具有超润湿性能和对油的低粘附性。由于分离效率高和可重复使用性好,所以与传统的分离方法相比,高孔隙率、超亲水膜有很大的优势,在油水处理领域具有广阔的前景。本文在这一背景下,致力研究高孔隙率超亲水/水下超疏油的油水分离膜,从高孔隙率基膜进行设计与制备,调节膜表面化学基团,赋予膜特殊性能,具体工作如下:(1)PTFE纤维复合膜的设计与制备。为制备油水分离用高性能PTFE纤维复合膜,先通过双向拉伸法制备了高孔隙、孔径分布均匀的PTFE纤维膜,对双向拉伸工艺中参数进行优化,最终制备了孔隙率为80.3%、平均孔径为0.23μm以及最大孔径为0.24μm的PTFE纤维膜。为在应用中保持孔径的稳定以及方便模具的制备,通过热复合法将PTFE纤维膜与聚丙烯无纺布进行复合,对复合温度、压力和车速进行优化,最终制备了剥离强度为7.5N/2.5cm、平均孔径为0.22μm的PTFE纤维复合膜。高孔隙率、孔径分布均匀为油水分离用膜提供了基础。(2)PTFE-PDA/PEI-PEMA纤维复合膜的制备及其油水分离性能研究。以多巴胺(DA)和聚乙烯亚胺(PEI)为中间粘附层,赋予PTFE纤维表面氨基、羟基等活性基团,以聚(乙烯-co-马来酸酐)(PEMA)作为负电亲水基团提供者,通过酸酐和氨基的酰胺化反应,将PEMA固定在纤维复合膜表面,后对未反应的酸酐进一步水解离子化,从而制备了亲水PTFE-PDA/PEI-PEMA纤维复合膜,该膜在水中不仅具有负电性,且具有超疏油性质。该膜表面Zeta电位为-18.45m V、0.05MPa跨膜压力下纯水渗透通量为2663L·m-2·h-1、接触角为23.6°。该膜对含有阳离子表面活性剂的植物油、甲苯、石油醚和环己烷油水乳液具有很高的分离效率,除油率分别为98.6%、97.9%、98.1%和98.9%。在分离过程中,膜的水下超疏油性和对油的低粘附性使得该膜不易被油粘附和污染,具有较低的通量下降率和较高的通量恢复率,并且通过该膜进行持续水冲实验,发现该膜具有很好的亲水稳定性,使得该膜回收再利用简单可行。(3)PTFE-PGAL/PEI-KH560纤维复合膜的制备及其油水分离性能研究。以漆酶为催化剂,在酸性条件下催化没食子酸自聚合成聚没食子酸(PGAL)。在碱性条件下将聚没食子酸和聚乙烯亚胺(PEI)共沉积在PTFE纤维复合膜表面,后通过γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)在膜表面的水解与缩合,在纤维复合膜表面形成一层稳定的耐酸微纳米结构亲水层,从而制备了亲水PTFE-PGAL/PEI-KH560纤维复合膜。该膜在水下具有较强的疏油性和抗油粘附性,该膜在0.1MPa跨膜压力下的纯水渗透通量为7799.3L·m-2·h-1,表面水接触角为38.36°。该膜对于含吐温-80的机油/水乳液分离效率可达98%以上,在0.05MPa下渗透通量高达1747.2L·m-2·h-1,重复性过滤实验表明该膜具有可重复使用性。对该膜进行稳定性分析发现膜具有较强的物理稳定性,且在酸性条件下亲水性基本不变。(4)PTFE-PGAL/CS-KH550纤维复合膜的制备及其油水分离性能研究。以漆酶为催化剂,在酸性条件下催化没食子酸自聚合成聚没食子酸(PGAL)。将聚没食子酸和壳聚糖(CS)通过与柠檬酸之间的酯化反应进行交联,在PTFE纤维复合膜表面形成三维网络状结构,赋予PTFE纤维复合膜抗菌性和亲水性,后通过γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)在膜表面水解与缩合,在纤维复合膜表面形成一层稳定的微纳米结构亲水层,从而制备了PTFE-PGAL/CS-KH550纤维复合膜。该膜不仅具有抗蛋白质污染性能、抗菌性能,而且在水下具有较强的疏油性。该膜在0.1MPa跨膜压力下的纯水通量为6861.2L·m-2·h-1,表面水接触角为45.65°。该膜对于含吐温-80的机油/水乳液分离效率可达97.%以上,渗透通量在0.05MPa下高达1596 L·m-2·h-1,重复性过滤实验表明该膜具有可重复使用性。对该膜进行稳定性分析发现膜具有较强的物理稳定性,且在并在p H=3,p H=12溶液和乙醇条件下亲水性基本不变。