目前,含油廢水由于化學耗氧量高和含油量大,對環境造成了嚴重污染和破壞。無論是環境保護、油料回收利用,還是水的凈化或無公害排放都要求對含油廢水進行有效的凈化分離。膜分離是一項新興的高效分離技術,與傳統化學法相比,膜過濾技術具有占地少、易操作、處理費用合適、產出水質量高等特點,使其成為頗具競爭力的含油廢水處理技術。近年來,陶瓷膜在含油廢水處理中的研究與應用也愈來愈受到重視。但是,商業化的Al2O3和ZrO2等陶瓷微濾膜在油水分離中存在諸多技術上的關鍵問題,主要有:穩定過濾滲透通量較低、膜抗污染能力較差、過濾滲透液中的油含量濃度較大等缺陷。針對上述問題,目前膜技術研究的重點是研發低成本高性能的基膜材料和采用膜改性技術提升膜性能等。只有解決以上問題,膜分離技術才能更好地應用于含油廢水的處理。
由此,本文結合課題組多年來的研究積累,采用納米金屬氧化物和氧化石墨烯對商業化陶瓷微濾膜進行改性,并將其應用于油水分離,實現膜油水分離效率顯著提升。該研究成果可明顯提升現有陶瓷膜的分離性能、抗污染性能和使用壽命等,并有利于進一步拓寬陶瓷膜應用市場。
膜分離是一個處理液組分選擇性透過膜的物理-化學過程。除了膜孔特性,膜和分離組分的物化性質,如親水性、形狀和尺寸、溶質和膜表面間的相互作用及荷電情況,都直接影響分離過程和結果。膜法處理含油廢水主要用于截留乳化油和溶解油,乳化油基于尺寸被膜阻止,而溶解油被阻止是基于膜和溶質的分子間相互作用。而對現有的陶瓷膜進行表面改性,以提高其在處理含油廢水過程中的滲透通量和選擇性也是近年來的研究熱點之一。
膜改性技術是指膜在經過物化手段處理后,膜孔徑和膜表面物化特性發生改變的技術。膜改性可分為膜表面改性和膜孔內表面改性。對于膜表面改性,一般采用溶膠-凝膠法、化學氣相沉積法等制膜工藝,在多孔膜表面制備改性涂層達到改性的目的。而對膜孔內面的改性一般采用均相沉淀法、水解法、原位生成法,將改性組分沉積在膜孔內表面,從而使改性后的膜具有更小的孔徑、更高的分離系數或催化性能。具體聯系污水寶或參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔術文檔。
采用納米ZnO、TiO2、SnO2晶粒和氧化石墨烯對陶瓷微濾膜進行改性,并將其應用于油水分離,可顯著提升膜油截留率,賦予膜具有高效的油水分離性能。采用上述改性的陶瓷微濾膜處理工業含油冷卻廢液和含油乳化液廢水,結合優化的工況處理參數,相對于原膜,改性膜亦表現出良好的油水分離性能。