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中科院365bet官网在特殊浸润PVDF油水分离膜研究方面取得进展
编辑:365bet体育在线投注,日期:2015-03-26

  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,中科院365bet官网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,分别调控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,该工作发表在Advanced Materials2014, 26, 2943-2948 

  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。此项研究发表在Journal of Membrane Science, 476 (2015) 321–329 

  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。此项研究发表在RSC Advances, 5 (2015) 23530 – 23539 

  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撑。 

 

PVDF微孔膜的贻贝仿生改性及其油/海水微乳液分离

 

PVDF油水分离膜pH响应机理

                                    (高分子事业部  刘富)

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