金属加工、石油化工、食品加工等行业产生的大量含油废水,若直接排放会对生态环境以及人类健康构成严重的威胁。膜分离技术作为一类高效、清洁的水处理方法,在含油废水处理方面发挥着越来越重要的作用。然而,废水中的油份在膜表面的粘附会导致膜污染问题,进而严重制约膜分离技术在含油废水处理中的广泛应用。近年来,随着表面科学的重大发展,一系列超亲水-水下超疏油的特殊润湿性膜的开发不仅赋予了膜优异的防污性能,而且打破了膜通量与截留性能之间长期存在的“Trade-off”平衡难题,为油水分离膜的发展提供了新的可能性。水凝胶作为一类典型的超亲水材料,在该领域也引起了研究者们的广泛关注。通过水凝胶涂覆/接枝的膜具有较好的过滤性能,但在实际过滤中由于长期在水中的暴露,涂层的溶胀和稳定性有待加强;自支撑水凝胶膜虽解决了稳定性和力学性能的缺陷,但过滤通量并不理想。如何在充分利用水凝胶材料的高耐污染性和高力学性能的前提下,构建具有较强稳定性且有较好的过滤通量的水凝胶膜也逐渐成为了学者们研究热点。本文通过非溶剂相转化法对聚丙烯腈（PAN）这一常见的有机高分子膜材料进行均相碱解和离子交联亲水改性,得到具有超亲水性质的离子交联型均质PAN水凝胶超滤膜,通过调节参数及改性条件,对比过滤性能及亲疏水性,探究了改性膜的最佳制备条件,并通过力学分析、光谱分析、形貌分析等方法进一步探讨了离子交联型均质PAN水凝胶膜的过滤性能和污染机制,分析了改性PAN水凝胶超滤膜在不同水质及运行条件下的分离行为规律,初步评价了其在处理实际金属切削乳化液废水中的适用性,并以此为基础对处理能力为6.25 m~3 h-1的金属切削乳化液废水处理项目开展初步工艺设计,主要研究结果如下:1.通过均相碱解和离子交联的方式制备了PAN水凝胶超滤膜,通过因素分析试验,得到最佳制膜条件是:反应温度90℃;PAN浓度为10 wt%;0.25 mol L-1Na OH加入量为0.4 m L;0.2 mol L-1 Cu Cl2加入量为0.6 m L。2.PAN水凝胶超滤膜表现出优异的亲水性能和对含乳化油废水处理性能:空气中水接触角可在45 s内下降至0°,具备超亲水性能,纯水通量是原PAN膜的2.55倍。在1,000 mg L-1正十六烷-水乳液的过滤实验中,PAN水凝胶超滤膜的过滤通量为676±12 L m-2h-1bar-1,是原PAN膜的7.2倍,截留率也比原PAN膜提高11.2%,性能优于现有的自支撑水凝胶膜。3.从实际含乳化油废水的角度出发,通过对模拟乳化油废水中油的种类和浓度、乳液含盐量、p H、进膜温度和金属离子浓度的调节,分析了改性PAN水凝胶超滤膜在不同操作条件下的分离行为规律,并探究了其稳定性及抗污染机理。研究表明,改性PAN水凝胶超滤膜在500～3,500 mg L-1的高盐情况下仍可维持91.7%以上的截留率;可以承受80℃以下的进料液温度;对进料液中的金属离子有一定的吸附作用,可在一定程度上达到同步分离金属离子和乳化油的效果;在5次循环使用中,改性PAN水凝胶超滤膜的通量恢复率均可达到90%以上,并且在经历120 h的不间断过滤后,其通量是原PAN膜(41 L m-2h-1bar-1)的9.5倍,有较强的稳定性和抗污染能力。4.利用改性PAN水凝胶超滤膜处理无锡某金属切削乳化液废水集中处置场的实际废水时,在0.1 MPa的跨膜压力下,改性膜的通量为84±8 L m-2h-1bar-1,对乳化油的截留率为96.1%,处理后废水的含油量可降至33.5 mg L-1,浊度可降至1.83 NTU,达到预期处理目标,有较强的破乳及过滤性能。5.针对无锡某金属切削乳化液废水集中处置场废水水量和性质波动大的特点,设计了以超滤破乳技术为核心的“超滤破乳→上流式厌氧生物反应器（UASB）→膜生物反应器（SBR）→深度处理”工艺方案,避免了传统的药剂破乳工艺会带来的额外危险废物处理步骤及相应的高额危废处理费。采用具有超亲水性的0.6-Cu@HPAN膜可在较大范围应对进料液水质波动并保持较好的机械性能,确保了0.6-Cu@HPAN超滤膜系统运行的稳定性,可实时应对实际水质水量的不稳定性、复杂性。综上所述,本研究基于水凝胶膜的高亲水性及较好的力学性能优点,利用基体改性的方式制备了一种具有良好稳定性、抗污染及过滤性能的离子交联型均质水凝胶膜,并将其应用于含乳化油废水的破乳及分离中,提供了一种新的超亲水膜改性方式,使高分子分离膜具有更广泛的工业化应用价值并为含乳化油废水的处理提供了借鉴。