随着工业的快速发展,对油类的需求量越来越大,但由于各种技术的不完善和管理不到位等原因使得大量油类进入水体,危害环境和人类健康。而传统的分离方法有化学分离法、微波分离法和加热分离法等。上述处置方式固然都能达到预定的效果,可是存在能耗较大、运行本钱高、产生二次污染等缺点。因此,迫切需要找到一种能够经济、高效且快速地处理含油废水的处理方法。作为一项新兴技术,超滤膜技术在水处理应用方面具有广阔的前景。PVDF超滤膜由于优异的性能、良好的机械强度从而被人们所青睐,但是膜污染问题是一直是限制膜技术发展的主要原因。光催化法因其利用绿色能源,环保安全等优点而备受关注,但是由于光催化材料主要是纳米材料,颗粒尺寸很小,在完成处理后很难分离、回收,因而造成大量浪费,增加操作成本。近年来,光催化剂与膜结合的工艺引起了人们的广泛关注,并建立了一体化的光催化膜分离复合技术。膜分离性能可以有效地分离和富集反应物和反应产物,从而提高光催化反应的效率。同时,它也解决了光催化材料难以回收的问题。同时,在光的辐照下污染物会被降解,从而能有效地缓解膜表面污染和运行压力,延长膜使用寿命,提高废水的处理效率和经济适用性。本文将光催化剂ZIF-8/GO修饰PVDF超滤膜,在提高膜抗污染能力的同时通过光催化将甲苯催化转化,并提高膜通量。本文的主要研究内容和结果如下:(1)采用层层自组装(LbL)法用ZIF-8/GO修饰超滤膜,并用SEM和XPS表征。表征结果证明,ZIF-8/GO复合材料已成功加载到PVDF膜表面,改性后膜材表面粗糙度降低,有利于减少污染物与膜之间的相互作用。四种不同负载量的改性膜的接触角随着负载量的增加逐渐减小,表明亲水性逐渐增加。同时测试了四种修饰膜的膜通量,对染料以及重金属离子的分离效率。综合考虑,最终选用ZIF-8/GO-1.5PVDF超滤膜进行油水分离与转化实验。(2)ZIF-8/GO超滤膜对甲苯/水的油水乳浊液进行分离。对滤液进行了电子显微镜、UV-VIS、GC-MS、动态光散射等一系列表征,并对膜材料进行了再生性能测试来探究膜材料的抗污染性能。对滤液进行显微镜分析,可以看到滤液与原液之间有着明显的区别。对于过滤前的乳浊液,液滴的粒径在200 nm左右且液滴覆盖了整个视野。而在滤液的图像中并没有观察到液滴的存在,这意味着水中的甲苯已被成功地去除。此外,从数码照片中可以看出,过滤前的乳浊液是乳白色的,而过滤之后的滤液是清澈透明的。这也表明了甲苯的去除。UV-VIS与GC-MS结果表明,滤液中的甲苯可被高效地去除,表明了膜材料对甲苯优异的去除性能。(3)利用模拟太阳光辐照后,结果显示ZIF-8/GO超滤膜具有光催化功能,甲苯分解的主要产物为苯甲醇和苯甲醛。动态光散射结果表明,乳浊液的粒径在8nm到250nm之间,空白膜分离后,滤液的粒径大约在50nm到125nm之间。而在无光照条件下,ZIF-8/GO-1.5超滤膜的滤液的粒径小于30nm,表明经过修饰后制备的ZIF-8/GO-1.5超滤膜可以高效地分离粒径大于30nm的乳液。在光照过程中,液滴的粒径分布并没有发生显著地变化。在光照过程中,膜同量的提升主要是由于膜的亲水性和疏油性的增强,从而使膜通量有了显著的增加。膜的循环性能测试表明,经过ZIF-8/GO修饰后的超滤膜在光催化过程中表现出了良好的抗污染性能,且随着循环次数的增加,ZIF-8/GO超滤膜的优势逐渐明显。综上所述,合成的ZIF-8/GO修饰膜具有较好的亲水性和较强的抗污染性能,为油水分离提供了一种新的具有良好应用前景的膜材料。