超亲水-水下超疏油EVAL/F127共混多孔膜制备与性能研究

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现如今全球水资源匮乏,水资源的处理再利用显得尤为重要,工业领域和生活中均会产生含油废水,含油废水处理问题亟待解决。近年来,用于处理含油废水的超亲水-水下超疏油多孔膜受到广大学者的青睐。聚乙烯-乙烯醇共聚物(EVAL)良好的亲水性和稳定的性质使其成为膜材料的选择之一,普兰尼克(Pluronic)F127亲水性添加剂因其良好的亲水性和致孔剂作用引起广泛关注。基于此,本文旨在通过浸没凝胶法制备超亲水-水下超疏油EVAL/F127共混多孔膜解决上述含油废水问题。首先,利用浸没凝胶法制备出EVAL/F127共混多孔膜(F膜),作为对照,未添加F127的膜为EVAL多孔膜(E膜)。Pluronic F127起亲水剂和致孔剂的双重作用,其中环氧丙烷(PPO)链段可以稳固的锚定在膜表面,环氧乙烷(PEO)链段极大的发挥了亲水作用。通过对Pluronic F127添加含量和凝固浴组成的探究,发现当F127添加量为10%(相对于EVAL)、凝固浴二甲基亚砜(DMSO)添加量为5%时F膜性能最佳。水通量可达452.23 L/(m2·h),通量恢复率(FRR,是评价膜抗污染性能的重要指标,恢复率越大表明其抗污染性能越好)也由60%提高至75%。其次,在F膜的基础上,采用微模塑协同浸没凝胶(PSμM)法制备超亲水-水下超疏油EVAL/F127共混多孔膜(以下称为S膜)。分别探究了砂纸目数和半固化膜与模板分离时间对膜结构和性能的影响,当砂纸目数为500#、半凝胶时间为60 s时制得的膜结构和性能最佳,膜达到超亲水-水下超疏油(即水滴瞬间铺展,水下油接触角大于150°)。此时膜抗污染性能也有提升,粗糙膜表面对污染产生更大的排斥力,污染物与膜之间的排斥而使得附着减小,使得膜通过液压清洗即可恢复。最后,将水包石油醚乳液、水包大豆油乳液和水包柴油乳液对制备的三种膜(E膜、F膜、S膜)进行油水乳液分离测试。通过化学需氧量(COD)和循环稳定性等因素的考察,S膜过滤后渗透通量大大提高,其中大豆油COD由最初的1710 mg/L降至500 mg/L以下,油去除率大于82.7%。F127与水分子结合形成水合层阻挡污染物,微结构的“谷”结构洁净,“脊”结构汇集污染物,二者协同作用使S膜较于平板膜说更耐污染。经20次油水乳液循环后,COD仍符合国家石油化工行业排放标准。
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