【摘 要】
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含油废水具有一定的毒性、生物蓄积性和阻碍植物生长等特点,严重危害人类健康和生态安全。基于微滤膜发展起来的超润湿微滤膜分离技术,大通量与高效率同步,是一种环保的分离方式,在含油废水治理中有良好的应用前景。超亲水的微滤膜表面可以极大提升微滤膜的油水分离性能。因此,本文探讨了贻贝仿生原理下,基于单宁酸表面的超亲水性微滤膜制备技术对油水混合物的分离性能研究。主要研究内容如下:(1)以高锰酸钾为氧化剂,对商
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含油废水具有一定的毒性、生物蓄积性和阻碍植物生长等特点,严重危害人类健康和生态安全。基于微滤膜发展起来的超润湿微滤膜分离技术,大通量与高效率同步,是一种环保的分离方式,在含油废水治理中有良好的应用前景。超亲水的微滤膜表面可以极大提升微滤膜的油水分离性能。因此,本文探讨了贻贝仿生原理下,基于单宁酸表面的超亲水性微滤膜制备技术对油水混合物的分离性能研究。主要研究内容如下:(1)以高锰酸钾为氧化剂,对商业PVDF微滤膜表面粘附的单宁酸进行氧化,制备了PVDF@C-TA膜。借助红外光谱(ATR-FTIR)和扫描电镜(SEM),以亲水接触角和纯水通量为指标,对TA的粘附量和高锰酸钾氧化条件进行了优化,评价了PVDF@C-TA膜对乳化油水混合物的分离性能。结果表明:随着TA溶液浓度增加,粘附时间增大,PVDF@TA膜的表面接触角减小,纯水通量先增大后减小,TA的浓度为10 mg/m L,粘附时间15 min时获得的PVDF@TA膜的纯水通量最高。当高锰酸钾浓度为4 mg/m L,氧化时间为5 min时,PVDF@C-TA膜性能最优。油水分离实验表明,PVDF@C-TA具有良好的油水分离效率(大于90%),且具有良好的循环利用性和化学稳定性。(2)利用单宁酸(TA)丰富的酚羟基所特有的粘附力,以硅烷偶联剂KH560与正硅酸乙酯TEOS为复合改性剂,在弱碱性的溶液中,与TA通过开环反应与氢键作用,共同沉积于商业化的PVDF微滤膜表面,制备了STA-K-PVDF膜和STA-T-PVDF膜。考察了KH560与TEOS的浓度、沉积时间等沉积条件,对STA-K-PVDF和STA-T-PVDF膜表面性质的影响规律。结果表明:固定TA浓度为2 mg/m L时,STA-K-PVDF和STA-T-PVDF膜的亲水性与纯水通量随KH560与TEOS的用量与反应时间的增加先增后降。并分别在KH560和TEOS的浓度为9 mg/m L和12 mg/m L,反应时间为6 h,STA-K-PVDF和STA-T-PVDF膜的WCA分别达到10°为15°。油水分离实验表明,STA-K-PVDF和STA-T-PVDF膜均具有良好的油水分离性能。(3)以氯化钙和碳酸钠为矿化液,采用交替浸渍法(ASP),在PVDF@C-TA膜表面原位矿化生成CaCO3,得到了超亲水PVDF@C-TA@CaCO3膜。SEM图中观察到了PVDF@C-TA@CaCO3表面分布均匀的CaCO3颗粒。基于静态水接触角与水下油接触角,确认了PVDF@C-TA@CaCO3膜具有超亲水性及水下超疏油特性。油水分离结果表明,PVDF@C-TA@CaCO3膜能有效分离乳化油水混合物。
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