【摘 要】
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膜分离法是一种高效环保的油水分离主流技术,但其仍受膜污染以及膜表而油黏附污染的制约,影响分离效率。而导电膜在电致气泡、电致润湿、电氧化还原等协同作用下,既可实现污染物分离,又具有抗污染自净功能,可有效缓解膜污染问题。但目前利用导电膜进行油水分离的研究较少,对通电膜分离过程中油水乳化液膜污染机理尚不明了。因此,本研究利用聚吡咯与氧化石墨烯改性不锈钢网基底制备导电滤膜,并对其性能进行表征,在此基础上对
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膜分离法是一种高效环保的油水分离主流技术,但其仍受膜污染以及膜表而油黏附污染的制约,影响分离效率。而导电膜在电致气泡、电致润湿、电氧化还原等协同作用下,既可实现污染物分离,又具有抗污染自净功能,可有效缓解膜污染问题。但目前利用导电膜进行油水分离的研究较少,对通电膜分离过程中油水乳化液膜污染机理尚不明了。因此,本研究利用聚吡咯与氧化石墨烯改性不锈钢网基底制备导电滤膜,并对其性能进行表征,在此基础上对比了导电膜对两种不同表面活性剂稳定的油水乳化液的分离性能,揭示油水分离的机理,同时又开展了膜污染控制研究,主要研究结果如下:(1)制备了具有优异的电化学稳定性、强导电性、亲水性、水下疏油性以及低油粘附性的功能膜。通过三电极体系循环伏安法成功将聚吡咯和氧化石墨烯负载于丝径4μm的不锈钢网上.当聚合吡咯圈数为240、氧化石墨烯圈数为300时,GO/PPy-SSM导电膜的膜通量在500-1000 L/(m3·h·bar),膜表面有大量凸起褶皱,提高其粗糙性能,膜空气中水接触角为29.06°,水下油接触角为124.44°。(2)膜法油水分离后,滤液粒径增大。导电膜分别对阴离子表面活性剂SDS和非离子表面活性剂Triton X-100稳定的不同配比的油水乳化液进行分离,滤液平均粒径均大于原液粒径,SDS稳定的油水乳化液滤液出现团聚体使得粒径增大,Triton X-100稳定的乳化液滤液出现大颗粒油滴而使得粒径增大。(3)通电过滤时分离效果好,可缓解膜污染,膜污染模型由孔道内部堵塞转变为滤饼层堵塞。通电时COD去除效率均高于80%以上,膜通量衰减程度更小,优于不通电条件下,通电过滤可有效缓解膜污染,膜污染过程从不通电时的孔道内部堵塞转变为滤饼层污染。(4)在线通电反冲洗可通过多种协同作用实现膜污染控制。导电膜在通电反洗条件下每一阶段的膜通量恢复情况较好,且对于Triton X-100所稳定的乳化油膜污染控制程度较优。研究表明,导电膜通电后产生静电斥力、微气泡以及膜表面的亲水性及水下疏油性的提高均强化了膜污染控制效果。以上研究表明,利用电化学聚合方式将聚吡咯以及氧化石墨烯可负载于不锈钢网表面来制备亲水性能优异的导电膜,对膜施加电压可提高油水分离效率,缓解膜通量衰减,同时在线通电反冲洗也可控制膜污染,为膜法油水分离提供了新的思路。
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