超疏水在油水分離技術的應用

1膜分離技術簡介

????膜分離是指在推動力作用下依靠膜本身的選擇性，使一些組份透過分離膜而一些保留在主體中。分離膜是整個膜分離技術的關鍵部件，一般來說分離膜是一種半透膜即讓液體中的一些組分可以通過一些組分被截留在膜的一側。

膜分離具有較低的能耗;分離過程中不需要較大的溫度變化，因此使用膜分離對熱敏性物質的分離具有良好的效果，同時操作過程中基本不會發生相轉變;分離過程的單級分離效率高，操作過程簡單靈活，占地面積小，易實現自動化等優點。同時膜分離技術也存在著膜污染，使膜的分離效率降低、同時膜的穩定性與耐溶劑能力有限、單獨的膜分離的處理量有限等缺點在一定程度上限制了它的使用。

2疏水親油膜在油水分離中的應用

????在前文中提到，油在水中主要的存在形式有溶解油、乳化油、分散油和浮油。油水分離的主要目的是將混合物中的乳化油、分散油以及浮油除去。分散油在水相中的存在并不穩定，通過靜置等方法能在短時間內轉化為浮油。在分離過程中由于乳化油的粒徑小，能夠穩定的分散于水相中，是油水分離的難點。

????超疏水超親油膜因其與水和油潤濕性的差異為其在油水分離上的應用提供了可能，首先中科院的江某研究小組在不銹鋼網膜上直接噴涂聚四氟乙烯乳液制備成具有超疏水超親油特性的網膜，所制備的網膜的水的接觸角在156°左右，柴油的接觸角接近0°，在所制備的網膜上滴水滴和油滴看出水滴能穩定的存在于膜的表面而油滴在240ms內便通過網膜，在此實驗的基礎上提出了吸附一合并一滲透的油水分離機理，提出了該網膜在油水分離中應用的設想。

Wang等運用PFAS修飾粗糙的不銹鋼網膜表面制備的超疏水分離膜，并在此膜的基礎上研制了一套簡單的分離裝置，對柴油和水的混合物進行分離實驗研究，最后得到的水中含油量為4. 9wt%，油中含水量為0. 028wt%。

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本課題組的秦某等在前人研究的基礎上，采用噴涂一高溫塑化PPS-PTFE的方式制備的復合網膜，應用在自制的小型平板分離裝置上。將初始油含量為16. 9wt%的混合物經過六級分離可達到16. 12mg/L。在40KPa的條件下，孫某等運用制備的0. 4mm厚的破乳膜對油水乳化液進行破乳實驗研究，從實驗結果中可以看出破乳后下層水溶液中的含油量為7. 62mg/L。本文將分離與破乳過程結合起來，采用聚四氟乙烯復合網膜對油水混合物進行了先破乳，再分離的組合實驗研究。

總結

????(1)本文將聚苯硫醚和聚四氟乙烯按照不同比例分散于助劑中，然后將懸浮液分層噴涂在不銹鋼表面上進行燒結制備出分離膜，在原有的制備基礎上改進配方，在頂層燒結一層聚四氟乙烯脫脂薄膜，制備成具有疏水性的破乳膜。

????(2)對制備的網膜進行了機械性能測試，實驗結果表明網膜表面與不銹鋼有著良好的附著能力，同時還具有較好的硬度。將網膜浸沒在具有強腐蝕性的溶液中60天可以看出網膜具有良好的化學穩定性。

????(3)通過接觸角測量儀測量超疏水分離膜的接觸角達到156.3°，破乳膜的接觸角在133°左右，柴油在超疏水分離膜與破乳膜上的接觸角都接近0°，較大的潤濕性差異是其分離的基礎;通過掃面電鏡觀察網膜的表面得到超疏水分離膜的表面具有微納米級球狀顆粒，破乳膜的表面具有纖維狀拉絲結構。

????(4)超疏水油水分離膜的孔徑大小對其臨界水壓有著明顯的影響，隨著孔徑的不斷減小其臨界水壓不斷增大;對于破乳過程隨著膜厚的不斷增加其臨界水壓也在不斷的增加。

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