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含油废水排放进入水体会造成油污染，通过有效的油水分离技术去除废水中的油类污染物可以缓解对生态环境的危害。与传统油水分离技术相比，超亲水/水下超疏油膜材料用于油水分离具有分离效率高、分离速度快、能耗低、操作简单、不产生二次污染等优点，但也存在着缺乏对实际废水进行油水分离的研究，在分离过程中易发生油穿透，同时难以实现油回收等问题。为此，本文以不锈钢网为支撑，制备了三种具有TiO2覆层的水下超疏油网状膜，研究了膜对理想油/水混合液和实际废水的油水分离性能，探究了覆层结构对膜承压能力和水迁移特性的影响，考察了膜发生颗粒物堵塞的清洗效果和有机污染的光催化再生性能。
TiO2包覆的网状膜具有超亲水（水接触角为0°）和水下超疏油（水下油接触角大于150°）的表面浸润特性。对所测试的几种理想油/水混合液（如十六烷、1,2-二氯乙烷、正己烷、甲苯或机油与水组成的混合液）进行分离时，膜的水通量可达7.24×103L/m2/h，分离效率可以达到99.3%以上。采用该膜进行煤化工废水油水分离时，初始通量可达1.23×103L/m2/h，分离效率能够达到99%左右，分离后的废水中油含量为47.6mg/L，能够满足一般生化处理对油含量最大限值（30~50mg/L）的要求。在煤化工废水分离初期，TiO2包覆的网状膜会截留废水中水力直径大于1μm的颗粒物。随着分离过程的进行，水力直径大于0.3μm的颗粒污染物会在膜的表面和孔道中累积，引起严重的膜孔堵塞，使水通量下降至86.4L/m2/h，且增加了油水分离过程中膜被油污染的风险。0.02MPa下的水力反冲洗能够有效去除膜表面和孔道中的颗粒污染物，使水通量恢复至初始水平。在紫外光辐照下，膜可通过光催化反应去除残留在其表面的实际废水中的有机污染物，实现膜的再生。
将TiO2沉积层引入膜表面，开发了具有高承压能力的TiO2沉积的网状膜。该膜同样具有超亲水和水下超疏油的表面浸润特性。在低外加压力下，TiO2沉积的网状膜保持其原有的表面结构，能够进行快速油水分离，水通量可达4.90×103L/m2/h，分离效率可达99.4%以上。当外加压力较高（≥9.8kPa）或压力冲击存在时，TiO2沉积层的微纳结构会被压实、重构，减小孔径，使膜对十六烷、1,2-二氯乙烷、环己烷和甲苯等油的承压能力达到12.6kPa以上，减小了油水分离过程中发生油穿透的可能性。沉积层被压密后，膜能够利用较高的外加压力或压力冲击，或通过调整被截留的油所产生的压力，维持快速油水分离过程。此外，膜表面的TiO2沉积层被压密后，膜的水下超疏油特性、较高的油水分离效率和光催化再生性能均未受到显著影响。
为了实现同步油水分离，用溶胶凝胶-浸涂法制备了TiO2非对称包覆的网状膜。该膜在空气中的水和油接触角均为0°，在水中的油接触角和油中的水接触角均在150°左右，展现出空气中超双亲、水下强疏油和油下强疏水的表面浸润特性。当被水润湿时，TiO2非对称包覆的网状膜可以实现“过水阻油”的油水分离模式，水通量可达1.35×104L/m2/h；而被油润湿时，可以实现“过油阻水”的分离模式，正己烷通量可达7.28×103L/m2/h。在两种分离模式下，正己烷/水的分离效率都可以达到99.9%以上。基于该膜的油水分离行为的预润湿响应特性，在特殊设计的双通道油水分离装置中，将两片膜分别用油和水润湿，可以通过同步油水分离，在去除水中的油类污染物时，实现油资源回收。在此过程中，膜对十六烷、正己烷、环己烷、1,2-二氯乙烷和甲苯等油与水组成的混合液的分离效率可达99.8%以上，且在回收的各种油中，水的含量较低，均不超过1151.2mg/L。对煤化工废水进行同步油水分离时，膜的分离效率可达98.9%，回收的油中的含水量为324.7mg/L。
本文，以煤化工废水为载体，验证了水下超疏油网状膜用于实际废水油水分离的可行性和有效性，阐述了具有光催化活性的TiO2和机械强度较好的钢网在膜发生有机污染后的再生和颗粒堵塞后的清洗中的重要作用；将可压密结构用在网状膜的开发，有效缓解了高承压与低通量之间的矛盾；通过双通道油水分离体系的构建，在预润湿驱动下使用同一种材料实现了同步油水分离和油资源回收，从而推动水下超疏油膜材料在含油废水处理领域的应用。
TiO2包覆的网状膜具有超亲水（水接触角为0°）和水下超疏油（水下油接触角大于150°）的表面浸润特性。对所测试的几种理想油/水混合液（如十六烷、1,2-二氯乙烷、正己烷、甲苯或机油与水组成的混合液）进行分离时，膜的水通量可达7.24×103L/m2/h，分离效率可以达到99.3%以上。采用该膜进行煤化工废水油水分离时，初始通量可达1.23×103L/m2/h，分离效率能够达到99%左右，分离后的废水中油含量为47.6mg/L，能够满足一般生化处理对油含量最大限值（30~50mg/L）的要求。在煤化工废水分离初期，TiO2包覆的网状膜会截留废水中水力直径大于1μm的颗粒物。随着分离过程的进行，水力直径大于0.3μm的颗粒污染物会在膜的表面和孔道中累积，引起严重的膜孔堵塞，使水通量下降至86.4L/m2/h，且增加了油水分离过程中膜被油污染的风险。0.02MPa下的水力反冲洗能够有效去除膜表面和孔道中的颗粒污染物，使水通量恢复至初始水平。在紫外光辐照下，膜可通过光催化反应去除残留在其表面的实际废水中的有机污染物，实现膜的再生。
将TiO2沉积层引入膜表面，开发了具有高承压能力的TiO2沉积的网状膜。该膜同样具有超亲水和水下超疏油的表面浸润特性。在低外加压力下，TiO2沉积的网状膜保持其原有的表面结构，能够进行快速油水分离，水通量可达4.90×103L/m2/h，分离效率可达99.4%以上。当外加压力较高（≥9.8kPa）或压力冲击存在时，TiO2沉积层的微纳结构会被压实、重构，减小孔径，使膜对十六烷、1,2-二氯乙烷、环己烷和甲苯等油的承压能力达到12.6kPa以上，减小了油水分离过程中发生油穿透的可能性。沉积层被压密后，膜能够利用较高的外加压力或压力冲击，或通过调整被截留的油所产生的压力，维持快速油水分离过程。此外，膜表面的TiO2沉积层被压密后，膜的水下超疏油特性、较高的油水分离效率和光催化再生性能均未受到显著影响。
为了实现同步油水分离，用溶胶凝胶-浸涂法制备了TiO2非对称包覆的网状膜。该膜在空气中的水和油接触角均为0°，在水中的油接触角和油中的水接触角均在150°左右，展现出空气中超双亲、水下强疏油和油下强疏水的表面浸润特性。当被水润湿时，TiO2非对称包覆的网状膜可以实现“过水阻油”的油水分离模式，水通量可达1.35×104L/m2/h；而被油润湿时，可以实现“过油阻水”的分离模式，正己烷通量可达7.28×103L/m2/h。在两种分离模式下，正己烷/水的分离效率都可以达到99.9%以上。基于该膜的油水分离行为的预润湿响应特性，在特殊设计的双通道油水分离装置中，将两片膜分别用油和水润湿，可以通过同步油水分离，在去除水中的油类污染物时，实现油资源回收。在此过程中，膜对十六烷、正己烷、环己烷、1,2-二氯乙烷和甲苯等油与水组成的混合液的分离效率可达99.8%以上，且在回收的各种油中，水的含量较低，均不超过1151.2mg/L。对煤化工废水进行同步油水分离时，膜的分离效率可达98.9%，回收的油中的含水量为324.7mg/L。
本文，以煤化工废水为载体，验证了水下超疏油网状膜用于实际废水油水分离的可行性和有效性，阐述了具有光催化活性的TiO2和机械强度较好的钢网在膜发生有机污染后的再生和颗粒堵塞后的清洗中的重要作用；将可压密结构用在网状膜的开发，有效缓解了高承压与低通量之间的矛盾；通过双通道油水分离体系的构建，在预润湿驱动下使用同一种材料实现了同步油水分离和油资源回收，从而推动水下超疏油膜材料在含油废水处理领域的应用。