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中科院PVDF油水分离膜研究取得进展
时间:2015-04-20 阅读:1992 次

   近年来,海上溢油事件频发、油田回注水处理以及机械、化工等行业中含油废水的处理引起全世界范围的关注。如何实现油水混合物的高效分离,是工业界和科学界关注的热点,油水微乳液的分离因为其乳化特性以及尺寸效应,是油水分离的难点。目前油水分离的技术主要有气浮以及吸附等,相较之下,膜分离材料具有分离效率高、分离产物纯度高的特点,特别是聚偏氟乙烯分离膜材料,具有非常好的热稳定性、机械性能以及分离特性,被广泛应用于市政污水或者工业污水的MBR或者浸没式超滤工艺中。但是由于其较强的疏水性,容易遭受水体中有机物或者油类的污染,导致性能衰减,运行成本上升。
      针对上述问题,中国科学院宁波材料技术与工程研究所围绕聚偏氟乙烯微孔膜及其油水分离应用开展了系列工作。通过原位改性以及聚合物软模板剥离技术控制相转化过程,分别调PVDF膜表面具有微纳尺度结构以及亲水性聚合物网络在PVDF膜表面的均匀镶嵌,制备了具有油下超疏水和水下超疏油特性的PVDF微孔膜,可分别用于分离油包水和水包油微乳液,分离效率达到99.9%以上,分离尺寸最小可达20nm,同时该方法重复稳定性好,可以连续化大面积制备,在油水分离及抗污染型膜材料领域具有非常好的应用前景。

     为了进一步探索特殊浸润聚偏氟乙烯微孔膜在油/海水体系中的分离特性,科研人员在前期对聚合物微孔膜的双连续结构调控的基础上,通过多巴胺溶液浸没技术,利用多巴胺的自聚反应,在PVDF微孔膜上构筑具有“贻贝”仿生特性的亲水表面,可用于油/海水乳液的高效分离。由于制备的改性膜具备稳定的海水下超疏油的性质,有效降低了膜表面与油滴等污染物的粘附力,提高了膜的抗污染能力,延长了膜的使用寿命。
      科研人员还以N,N-二甲氨基乙酯为功能单体制备了pH响应PVDF膜。该分离膜的浸润性可以通过介质的pH得以调控,从而发生水下超亲油(pH=7.4)向水下超疏油(pH=2.0)的转变,成功分离水包油乳液,进一步拓宽了该分离膜的应用领域。
以上研究进展得到国家“863”子课题、国家自然科学基金(51273211, 51473177)以及中科院青年创新促进会等项目的支持。

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