【摘 要】
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随着现代社会发展,工业含油废水以及频繁发生的油品泄漏事故严重危害生态环境安全,是当前需要着力解决的重大难题之一。传统油水分离方法由于存在成本昂贵、分离效果差及操作复杂等缺点,而受到应用限制。因此,开发制备具有特殊润湿性的油水分离功能膜具有很大意义,比如超亲水超疏油型分离膜和超疏水超亲油型分离膜,但是,目前所制备的分离膜往往存在通量较低、稳定性差等不足。本文以不锈钢网膜为基材,通过接枝改性方法制备了
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随着现代社会发展,工业含油废水以及频繁发生的油品泄漏事故严重危害生态环境安全,是当前需要着力解决的重大难题之一。传统油水分离方法由于存在成本昂贵、分离效果差及操作复杂等缺点,而受到应用限制。因此,开发制备具有特殊润湿性的油水分离功能膜具有很大意义,比如超亲水超疏油型分离膜和超疏水超亲油型分离膜,但是,目前所制备的分离膜往往存在通量较低、稳定性差等不足。本文以不锈钢网膜为基材,通过接枝改性方法制备了高通量的偶联剂改性不锈钢网膜与聚N-异丙基丙烯酰胺改性不锈钢网膜,主要研究内容与成果如下:（1）以不锈钢网为基材,首先通过液相沉积方法在网膜表面制备一层二氧化钛涂层,以构筑微观粗糙结构以及引入亲水性基团;然后利用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）对网膜表面进行疏水改性,最终得到偶联剂改性不锈钢网膜（SSM-KH570）;研究了液相沉积时间、偶联剂浓度以及水解缩聚反应时间对所制备的偶联剂改性不锈钢网膜表面疏水性的影响,并且评估了网膜的油水分离性能。研究结果表明,液相沉积10h后制得的偶联剂改性不锈钢网膜表面疏水性最佳;当偶联剂KH570体积浓度为3%,水解缩聚反应时间为30min时,SSM-KH570网膜表面疏水性最佳,水接触角为150.6°,此时网膜表面油接触角为0°,达到超疏水超亲油的效果;在油水分离测试中,分离二氯乙烷/水混合物的分离效率达到98%,通量高达10000 Lm-2h-1,连续分离10次后其分离性能没有出现明显下降。（2）以不锈钢网为基材,通过相同的实验方法制备出表面具有可反应的C=C官能团的功能性不锈钢网膜;其次利用热引发自由基聚合将聚合物聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）接枝到不锈钢网膜表面,得到聚N-异丙基丙烯酰胺改性不锈钢网膜（SSM-PNIPAM）。研究表明,聚N-异丙基丙烯酰胺经过聚合反应成功接枝到不锈钢网膜表面,并且在交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）的作用下,PNIPAM水凝胶以三维网状粗糙结构包覆在不锈钢网膜表面;初步研究了交联剂MBA用量对改性不锈钢网膜表面形貌结构的影响,结果表明可以通过调节交联剂MBA的用量来调控网膜表面水凝胶附着的量以及表面形貌结构。（3）测试与研究了SSM-PNIPAM网膜表面的润湿性、油水分离性能、各项性能稳定性以及耐压性能。结果表明,SSM-PNIPAM网膜具有空气中超亲水性、水下超疏油性以及优异的抗油污染性能;SSM-PNIPAM针对大部分的油水混合物都表现出优异的分离性能,分离效率达到99%,分离通量高达23000 Lm-2h-1;更重要的是,SSM-PNIPAM也表现出了优异的表面润湿性稳定性、化学稳定性以及耐循环使用性能;通过渗透压实验测试,得到SSM-PNIPAM网膜表面临界压力为1294 Pa。
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