復合材料膜油水分離的研究進展

閆民杰,許瑞，陳莉，梁振江

(1.天津工業大學紡織學院，天津 300387;2.天津工業大學分離膜與膜過程國家重點實驗室，天津 300387)

在工業生產中，由于含油廢水的大量排放和溢油事故的頻繁發生，對環境的破壞已引起廣泛的關注。然而，含油廢水和含水污油的高效排放，油水分離仍然存在許多技術難題。因此，高速有效的油水分離成為亟待解決的問題。膜分離過程在常溫下進行且無相變、能耗低、分離過程可高度自動化。本文介紹了具有特殊潤濕性的不同油水分離材料的研究進展，并總結和展望了油水分離膜制備技術的未來發展趨勢。

1 特殊浸潤理論

浸潤是指液體在與固體相互接觸時，沿固體表面擴展而相互附著的現象，基于此，Wenzel[1]認為當液相水滴或油滴與固態物質的外表面相互接觸時，液相進而會浸潤到固相外表面溝槽內，造成外部接觸面積變大，而Cassie-Baxter[2]認為液相水滴或油滴是懸空或懸浮于在固相表面的不均衡的溝槽上，液滴是落在兩相交界的固-液界面和固-氣界面相互組成的復合相上。

2 油水分離膜的類型

2.1 超疏水親油型

超疏水親油膜是一種比較典型而又特殊的用于油水混合物分離的材料，其利用疏水和親油的特性，將液相水滴被排斥原理，而液相油滴在分離膜材的外部極易分散、附著并穿透薄膜，這就使得液相與固相達到分離。江雷課題組[3]通過制備聚四氟乙烯、黏結劑聚乙酸乙烯酯和水等攪拌形成混合乳液，涂抹在不銹鋼網的表層上，經高溫處理，形成粗糙的微納米結構聚四氟乙烯覆蓋層，制備處具有具有超疏水和超親油的特性的分離膜。Zhang等人制備出只需重力作用既可以達到有效分離油包水乳液聚偏氟乙烯薄膜，并且分離效率高達 99.9% 左右。

2.2 超親水疏油型

各大期刊及各個領域都有報道出已經成功制備超疏水親油膜材料，并可以有效分離油與水。與此同時，很多研究者們從另外一個方向進行探索，去發現不同的油水分離膜材料-超親水疏油型。Obaid等[4]制備了高穩定性的含有氫氧化鈉的聚酰胺活化納米纖維膜。主要是通過豆油中浸泡并儲存在水中得到超親水納米纖維膜，得到活化膜不僅可以保存至少50天，并且活化膜的質量和表觀形貌無明顯差異。

3 結語與展望

膜技術已經廣泛應用于許多分離過程，在油水分離中，膜比較容易受到污染物的影響，結構與形貌都會發生改變，造成其工作效率很大下降。除此之外，油水分離膜制備中的另一個重要目的就是提高分離膜有效的通量。但污水或油滴是怎樣被去除，分離膜是如何發生破乳和聚集，很少有研究者去做。能夠明確破乳等性能特點，可以為高性能和高效率油水分離膜的設計提供理論幫助。基于納米材料制備的功能膜，未來的研究重點將成為是構筑具有高通量和抗污染性的油水分離功能膜。