【摘 要】
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近年来,随着生产生活废水排放到江河湖泊,并且原油开采、海上运输等造成的油类污染物的泄漏,造成了严重的水体污染,对人类的身心健康造成严重的危害。因此,处理含油废水特别是表面活性剂稳定的乳液对人类具有着极为重要的意义。传统的含油废水处理技术存在成本高昂、分离效率低等诸多缺点,因此探索具有高分离效率、低成本、能简单操作的且无二次污染的膜分离技术至关重要。然而分离膜在使用过程中也存在一些问题,最常见的是疏
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近年来,随着生产生活废水排放到江河湖泊,并且原油开采、海上运输等造成的油类污染物的泄漏,造成了严重的水体污染,对人类的身心健康造成严重的危害。因此,处理含油废水特别是表面活性剂稳定的乳液对人类具有着极为重要的意义。传统的含油废水处理技术存在成本高昂、分离效率低等诸多缺点,因此探索具有高分离效率、低成本、能简单操作的且无二次污染的膜分离技术至关重要。然而分离膜在使用过程中也存在一些问题,最常见的是疏水亲油膜表面存在着膜污染问题,膜污染会导致传质阻力增加,严重缩短膜的使用寿命和重复利用性。在膜表面构建亲水疏油功能层可解决这一问题,且赋予分离膜亲水性能及水下疏油性能。这主要是因为当膜在进行分离乳液时,膜表面首先吸引水分子形成一层水合层,水合层的存在会阻止油性污染物接触膜表面,从而污染膜,而水相则会通过水合层通过膜表面,因此可在分离乳液的同时达到防污的目的。传统的分离膜表面改性技术往往需要复杂的反应条件和过程,该课题提出利用点击化学来对静电纺丝的聚丙烯腈（PAN）膜进行表面功能性修饰。首先采用静电纺丝混纺法制备表面含有巯基的膜,然后通过硫醇-烯点击化学进行膜的功能处理,以期提高其亲水性能和水下疏油性能,且具有优异的防污性能。首先通过将γ-巯基丙基三乙氧基硅烷（MPTES）与聚丙烯腈（PAN）混纺,得到表面富含巯基的MPAN膜,再通过硫醇-烯点击化学将3-[N,N-二甲基-[2-（2-甲基丙-2-烯酰氧基）[乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐（SPE）接枝到MPAN膜表面,该反应通过热引发。采用拉曼光谱和埃尔曼试剂证实混纺的可行性,并通过扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）分析、X射线电子能谱（XPS）观察和分析改性膜的微观结构和化学组成。SPE的接枝处理提高了PAN膜的亲水性,且在水下表现疏油性。当在重力作用下对不同乳液进行分离实验时,该膜表现出优异的分离效率,同时具有良好的防污性能,通量回复率高达94%,并且该膜的纯水通量达到787 L/（m~2·h）。为了进一步优化分离膜的油水分离性能,在静电混纺PAN和MPTES的基础上,通过光引发硫醇-烯点击化学接枝二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）,得到油水分离性能和稳定性优异的DPAN改性膜。采用红外光谱分析改性后的DPAN膜的化学组成,且对改性膜进行多项测试及表征。实验结果表明,改性膜具有优异的亲水性和水下疏油性,在不同酸碱溶液和有机溶液中均表现出优异的稳定性,即使在紫外光长时间照射下也能保持稳定的润湿性能。同时,在分离表面活性剂稳定的乳液时表现出高的分离效率,更重要的是经过乳液分离测试后,其通量回复率仍高达99.8%,其纤维表面也并无明显的沾污。通过对整理剂的用量进行优化,得到最佳实验方案,优化后的SPE的质量浓度为10wt%,DMDAAC的质量浓度为15wt%。综合以上结果来看,该课题对膜分离技术在油水分离领域应用的研究和点击化学在分离膜上的应用提供了新的见解。
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