中科院PVDF油水分離膜研究取得進展
時間:2015-04-20 閱讀:2857 次

   近年來,海上溢油事件頻發、油田回注水處理以及機械、化工等行業中含油廢水的處理引起全世界范圍的關注。如何實現油水混合物的高效分離,是工業界和科學界關注的熱點,油水微乳液的分離因為其乳化特性以及尺寸效應,是油水分離的難點。目前油水分離的技術主要有氣浮以及吸附等,相較之下,膜分離材料具有分離效率高、分離產物純度高的特點,特別是聚偏氟乙烯分離膜材料,具有非常好的熱穩定性、機械性能以及分離特性,被廣泛應用于市政污水或者工業污水的MBR或者浸沒式超濾工藝中。但是由于其較強的疏水性,容易遭受水體中有機物或者油類的污染,導致性能衰減,運行成本上升。
      針對上述問題,中國科學院寧波材料技術與工程研究所圍繞聚偏氟乙烯微孔膜及其油水分離應用開展了系列工作。通過原位改性以及聚合物軟模板剝離技術控制相轉化過程,分別調PVDF膜表面具有微納尺度結構以及親水性聚合物網絡在PVDF膜表面的均勻鑲嵌,制備了具有油下超疏水和水下超疏油特性的PVDF微孔膜,可分別用于分離油包水和水包油微乳液,分離效率達到99.9%以上,分離尺寸最小可達20nm,同時該方法重復穩定性好,可以連續化大面積制備,在油水分離及抗污染型膜材料領域具有非常好的應用前景。

     為了進一步探索特殊浸潤聚偏氟乙烯微孔膜在油/海水體系中的分離特性,科研人員在前期對聚合物微孔膜的雙連續結構調控的基礎上,通過多巴胺溶液浸沒技術,利用多巴胺的自聚反應,在PVDF微孔膜上構筑具有“貽貝”仿生特性的親水表面,可用于油/海水乳液的高效分離。由于制備的改性膜具備穩定的海水下超疏油的性質,有效降低了膜表面與油滴等污染物的粘附力,提高了膜的抗污染能力,延長了膜的使用壽命。
      科研人員還以N,N-二甲氨基乙酯為功能單體制備了pH響應PVDF膜。該分離膜的浸潤性可以通過介質的pH得以調控,從而發生水下超親油(pH=7.4)向水下超疏油(pH=2.0)的轉變,成功分離水包油乳液,進一步拓寬了該分離膜的應用領域。
以上研究進展得到國家“863”子課題、國家自然科學基金(51273211, 51473177)以及中科院青年創新促進會等項目的支持。

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