在21世纪的今天,社会发展、生活水平提高、人口增长等众多原因带来的淡水资源问题已经越来越无法忽视,逐渐成为一个新的世界性难题。一方面,考虑到海洋占地球面积的71%,如果能有效将海水转化为淡水,这个难题将迎刃而解。另一方面,则是考虑将使用过的水循环利用,如果能将排放的废水恰当处理使之能二次利用,则可以极大程度上缓解用水紧张问题。将使用过的废水循环利用,则将问题转变为了废水处理问题,其中最难处理、污染最大的是含油废水。含油废水不仅来源于工业、农业,还来源于生活废水。各类化工企业如炼油、冶金、机械加工等等行业中产生的含油废水最多且成分非常复杂。目前,众多处理含油废水的方法已经取得了一些应用,但各有其不足之处,如成本高昂或是处理效率低下等等。近年来膜分离法因其良好的应用前景受到不少关注。本文中提出采用β-Sialon陶瓷作为分离膜处理油水混合物。将海水转化为淡水,即海水淡化,有众多方法,其中,膜蒸馏是一种新型、有竞争力的技术,它具有成本低、设备简单、操作容易、能耗低等优点。膜蒸馏技术使用疏水微孔膜,利用微孔膜两侧存在的压力差为驱动力进行传质。当膜一侧通入较高温的进料液时,与膜另一侧较低温的冷凝液形成温度差,两侧温度差使得进料液侧蒸气压高于冷凝侧,在压力差的作用下,水蒸汽就会透过膜上的微孔从进料液侧进入另一侧,接触到冷却介质后冷凝收集得到淡水。同时由于分离膜具有的疏水性,进料液无法透过膜达到另一侧,因此被截留。在膜蒸馏中疏水微孔膜是最重要的部分。由于陶瓷类材料通常表面能较低,因此具有亲水性,需要通过改性才能用于膜蒸馏。与常用的有机物疏水改性同,本文提出了一种新型改性方法,通过化学气相沉积法在β-Sialon陶瓷表面生长纳米氮化硼薄膜来改性,这种表面改性方法得到的BN-Sialon陶瓷膜为全陶瓷膜,因而比用有机物修饰的陶瓷膜更耐高温、更耐腐蚀。本文总体设计思路如下:第一章介绍了当前的淡水资源短缺的困境,并简要介绍了一些油水分离方法和目前主流的海水淡化方法;而后引出了膜蒸馏技术的优势和良好前景,简述了膜蒸馏对于分离膜的要求,并由此提出实验的整体设计。第二章简述实验中用到的陶瓷原料、试剂及设备,包括制备陶瓷膜所需的设备和后续表征所使用的设备。第三章详细描述了 β-Sialon陶瓷平板膜的工艺参数和制备流程以及用β-Sialon陶瓷膜进行了油水分离实验。将一定配比的陶瓷浆料混合均匀后流延成型,通过相转化得到不对称的直孔结构,这种结构使得β-Sialon具有高孔隙率。同时β-Sialon陶瓷表面棒状的结构使其具有很高的强度。高孔隙率和高强度使β-Sialon成为一种合适的膜分离材料。将其应用于油水分离实验测试分离油滴粒径较小的水包油乳液,在一定压力下,其油滴截留率可以达到92.8%,通量可达1240 L/m2h;用超声清洗陶瓷膜后可以将其反复利用4次,并保持较高的膜通量和油滴截留率。第四章用化学气相沉积法在β-Sialon陶瓷表面沉积生长氮化硼纳米薄膜,将其表面修饰为疏水,并进行一系列表征测试和膜蒸馏实验。本文提出一种新的对陶瓷膜表面改性的方式,即利用六方氮化硼疏水的性质将其沉积到陶瓷膜表面进行改性,得到疏水的全陶瓷膜。以硼酸和氨气为原料,金属氧化物为催化剂,用化学气相沉积法在β-Sialon陶瓷表面得到无定形、纳米尺寸的纤维状氮化硼薄膜,控制合适的温度和反应时间,其表面疏水角可高达145°。这种表面涂覆氮化硼的材料具有耐高温、耐酸、耐腐蚀的优良性质,经沸水、酸和苯浸泡后疏水角几乎无降低。改性后仍然保持了高孔隙率和机械性能,满足后续膜蒸馏实验的条件。将其应用于吹扫气式膜蒸馏,可在长达200小时的运行时间内保持高于99%的截留率和较高的通量。第五章是对前文所有工作的总结,回顾工作中遇到的问题和不足,提出解决办法并对以后的规划和打算做说明。