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油水混合物广泛存在于石化、半导体加工等领域,对环境造成严重的污染;另外,成品油中存在的水分会导致使用过程中对设备的损坏。膜分离技术处理油水混合物一直是分离领域的研究热点,尤其是分离膜材料的研究。聚四氟乙烯(PTFE)平板膜因其优异的化学稳定性、耐腐蚀性、机械强度以及分离效率,是一种极具潜力的油水分离材料。本文采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、孔径分析仪、视频接触角仪、水通量测试仪和紫外可见光分光光度计等测试仪器,研究PTFE平板膜的孔径大小、分离温度、改性剂的浓度和使用顺序对油水分离性能的影响。主要研究内容和结果如下:(1)利用PTFE平板膜的亲油性,将其作为“除水型”材料,对缝纫机油和少量去离子组成的油水混合物进行分离,研究膜结构和分离温度对分离性能的影响。结果表明:随着PTFE平板膜孔径和分离温度的增加,其油水混合物的渗透通量增加,分离效率降低。通过视频接触角仪可知,其表面水接触角可高达130.19°,油接触角均小于60°。通过油水分离实验可知,在温度为25℃,PTFE平板膜孔径为0.2109μm时,其油水分离性能最佳,缝纫机油的渗透通量为30.14 Kg/(m~2·h),去离子水的分离效率为98.34%。(2)通过浸轧工艺对PTFE平板膜进行亲水改性,制备亲水PTFE平板膜。将其作为“除油型”材料,对含少量机油和去离子水组成的油水混合物进行分离。研究亲水剂浓度和平板膜孔径对其分离性能、水的润湿性能和渗透性能的影响,并考察其亲水稳定性和可重复使用性。研究表明:通过扫描电镜(SEM)分析得,PTFE平板膜的原纤和节点上存在明显的亲水剂颗粒。亲水剂浓度的增加在一定程度能增加其对水的润湿性能和渗透性能、油水混合物的渗透通量和分离效率;PTFE平板膜孔径的增加有助于提高油水混合物的渗透性能,但会使分离效率降低。通过控制PTFE平板膜孔径和亲水剂浓度,获得了油水分离性能最佳的制备条件:PTFE平板膜孔径为0.2109μm,亲水剂浓度为2.5 wt%。此时,亲水PTFE平板膜的表面接触角为71.67°,纯水渗透通量为4423.4 Kg/(m~2·h),油水混合物的渗透通量为620.48 Kg/(m~2·h),机油的分离效率为57.68%;其亲水稳定性能也较好,在强酸条件下浸泡10 h,水通量仅降低了3.2%;在强碱条件下浸泡10 h,水通量降低了8.3%。但是,其抗污染性能较差,油水混合物的渗透通量恢复率仅为7%。(3)为改善亲水PTFE平板膜的抗污染性能,通过浸轧工艺对PTFE平板膜进行亲水改性和疏油改性,制备亲水疏油PTFE平板膜。将其作为“除油型”材料,用于机油-水包油油水混合物的分离。研究疏油剂浓度、改性顺序和分离压力大小对油水分离性能的影响;并考察其亲水稳定性和可重复使用性。结果表明:疏油剂浓度的增加有利于增加膜的油水分离效率和可重复使用性,但同时会降低水的渗透性能和润湿性能。在先使用3 wt%的疏油剂进行疏油改性,后使用2.5 wt%的亲水剂进行改性,然后通过0.04 MPa的压力下进行油水分离,此时亲水疏油PTFE平板膜的油水分离性能最好。其水接触角(WCA)为85.52°,纯水通量为2668.5 Kg/(m~2·h);亲水稳定性好,在强酸条件下浸泡10 h,水通量仅下降了2.5%;在强碱条件下浸泡10 h,水通量仅下降了8.1%;在去离子水中浸泡10 h,水通量仅下降了0.3%;此时油水混合物的分离效率为86.1%,渗透通量为109.97 Kg/(m~2·h);而且其抗污染性能较好,渗透通量恢复率为91%。