超浸润纳米纤维膜在油水分离中的应用研究.pdf

摘要

含油工业废水和生活污水的不断排放形成了大量的油水混合物，造成了严重

的生态环境污染。因此，发展油水分离技术具有重要的实际意义和应用价值。处理

含油废水的传统方法包括燃烧、吸附和生物降解等，但是这些方法具有分离效率低，

还会产生二次污染等缺点。膜分离法具有简单高效、操作灵活、通用性强等特点，

是油水分离技术的主要发展方向。在各种膜的制备方法中，静电纺丝法被认为是一

种高效且通用的技术。静电纺丝纳米纤维膜因其高比表面积和孔径可调等优点，在

油水分离领域引起了广泛的关注。然而，面对复杂污水体系，由于水中大量表面活

性剂的存在，这些油水混合物很容易形成水包油或者油包水乳液，传统的纳米纤维

膜无法根据实际需求分离油水乳液。针对上述问题，本文通过静电纺丝法构建了超

浸润油水分离纳米纤维膜，实现了油水乳液的高效分离，为油水污染处理提供了新

思路和技术基础。本论文的主要研究内容及结果如下：

(1)采用绿色静电纺丝法制备了聚乙烯醇(PVA)/二氧化硅(SiO)纳米纤维膜。

2

然后采用戊二醛对纳米纤维膜进行交联，以提高膜的耐水性。最后，采用聚多巴胺

(PDA)对纳米纤维膜进行改性，得到超亲水/水下超疏油纳米纤维膜。考察了该纳米

纤维膜对水包油乳液的分离性能和分离机理。结果表明，纳米纤维膜的渗透通量随

着SiO2浓度的增加而变大，各种表面活性剂稳定的乳液的分离效率都在99.2%以

上。

(2)采用静电纺丝法制备了PVA/二氧化钛(TiO)纳米纤维膜；然后，将制备的

2

纳米纤维膜在紫外光照射下进行交联。最后，采用全氟辛酸(PFOA)对交联后的

PVA/TiO2纳米纤维膜进行改性，制备出具有超亲水/超疏油性质的

PVA/TiO@PFOA纳米纤维膜。研究了该纳米纤维膜对水包油乳液的分离性能和分

2

离机理。结果表明，该纳米纤维膜的渗透通量随着纳米纤维膜孔隙度的增加而增加。

水/蓖麻油乳液、水/正十六烷乳液和水/泵油乳液的通量分别为3865.6、3374.0和

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3186.4L·m·h，各种乳液的分离效率均在99.3%以上。

(3)采用1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷(FTOTES)改性氧化石墨烯

(GO)，得到FTOTES改性后的GO(FTOTES-GO)。然后采用静电纺丝法将聚丙烯

腈(PAN)和FTOTES-GO混纺，制备出具有超亲油/超疏水性质的PAN/FTOTES-GO

纳米纤维膜。研究该纳米纤维膜对油包水乳液的分离性能和分离机理。结果表明，

渗透通量随着电纺溶液中FTOTES-GO浓度的增加而增加。正己烷/水乳液、石油

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醚/水乳液和甲苯/水乳液的通量分别为5135.8、4649.7和3824.5L·m·h。各种表

面活性剂稳定乳液的分离效率均在99.1%以上。

关键词：油水分离；静电纺丝；纳米纤维膜；超浸润性

Abstract

Thecontinuousdischargeofoilyindustrialwastewateranddomesticsewagehas

producedalargeamountofoil/watermixtures,whichhascausedseriousecological

pollution.Therefore,thedevelopmentofoil/waterseparationtechnologyhasimportant

practicalsignificanceandapplicationvalue.Traditionalmethodstotreatoilywastewater

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