油水分离简介及应用ppt课件.pptx

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1、用于油水分离的超润湿纤维膜的设计和制造CONTENTS研究背景A性能表征B合成工艺C总结展望D目 录0101研 究 背 景淡水短缺工业加工产生的含油废水原油泄漏研究背景研究背景01油栅、撇油器、屏障以及天然和合成的吸收体构成了一个典型的机械清理系统02原位燃烧、化学分散剂和化学固化03微生物降解含油废水中的碳氢化合物04选择不同的过滤膜选择性分离混合物机械方法化学方法生物方法膜分离技术膜分离膜分离优点优点环境友好，常温操作简单易操作选择性多，可以分离复杂的油水混合物010102020303研究背景膜分离的工作原理膜分离的工作原理根据表面孔径根据表面孔径分类分类M. Padaki et al.

2、/ Desalination 357 (2015) 197207 根据膜分离材料的组成，可分为三大类：聚合物主导的过滤膜 聚合物一般为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜 大多数聚合物是亲油性，造成膜污染陶瓷过滤膜 较高的化学稳定性、热稳定性和机械稳定性，适合在腐蚀性、高温等恶劣环境中使用 孔径限制纳米材料的超薄过滤膜 碳纳米管、纳米线、纳米纤维 直径小，由这些结构组成的膜既可以具有可调节的有效孔径，又可以在纳米尺度上具有超薄的活性分离层研究背景Nature. NPG Asia Materials (2014) 6, e101; doi:10.1038/am.2014.23 纤维基膜的分类纤维基膜的分

3、类优点优点多种纤维素可以选择产生的孔洞可以选择性分离油水混合物比表面积大有利于微尺度或纳米尺度粗糙度结构的构建和润湿性改性研究背景Chemical Engineering Journal 364 (2019) 2923090202纤维基膜在油纤维基膜在油/ /水水分分离中的优异性能离中的优异性能 超疏水超疏水/ /超亲油特超亲油特性性超亲水超亲水/ /水下超水下超疏油润湿性疏油润湿性JanusJanus润湿性润湿性智能润湿性智能润湿性纤维基膜特性高静态水接触角（ 150）和低滑动角（10）超亲水性显示出与超疏水相反的润湿现象，是由Toto有限公司研究所于1955年发现的。广义的Janus膜：膜

4、两侧具有不同性质的分离膜狭义的Janus膜：必须要求膜两侧有着相反的性质。润湿性可控的智能表面在外部条件（光照、电场、热等）的刺激下，润湿特性可发生可逆转变。Lotus Effectl低表面自由能的蜡层l分层粗糙结构制造超疏水表面方法：制造超疏水表面方法：l增加低表面能表面的粗糙度l降低粗糙表面的表面能荷叶的特殊超荷叶的特殊超疏水性：疏水性：J. Am. Chem. Soc., 126 (2004), pp. 62-63Chem. Eng. J., 328 (2017), pp. 117-123超疏水超疏水/ /超亲油特超亲油特性性油接触角（油接触角（OCA）高达）高达156.11.8油滴定向

5、（头油滴定向（头尾）滚动尾）滚动软光刻软光刻合成鳕鱼皮肤合成鳕鱼皮肤的复制表面的复制表面Adv. Funct. Mater., 24 (2014), pp. 809-816超亲水超亲水/ /水下超疏油润湿性水下超疏油润湿性制备流程制备流程l PANEN侧侧 高效水高效水包包油乳液分离油乳液分离l CNT侧侧 高效油包高效油包水乳液分离水乳液分离JanusJanus润湿性润湿性Carbon, 115 (2017), pp. 477-485lCO2作为触发剂来调节表面超亲油性和超疏油性l 适用于己烷、石油醚、正庚烷等智能润湿性智能润湿性Angew. Chem. Int. Ed.,54(2015),

6、 pp.8934-89380303分 类 及 合 成 方 法纤维基膜01金属网状膜金属网状膜01自然纤维基膜自然纤维基膜02碳纳米管膜碳纳米管膜02静电纺丝纤维膜静电纺丝纤维膜03氧化物纤维膜氧化物纤维膜金属网状膜图.金属网状膜的SEM图像2004年 Lei Jiang 首次制备油水分离油水分离金属网状膜制备乳液制备乳液聚四氟乙烯 (30 wt%)胶粘剂(聚醋酸乙烯酯） ( 10 wt%)分散剂(聚乙烯醇） ( 8 wt%)表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠） ( 2 wt%)去离子水 ( 50 wt%) 乳液喷涂乳液喷涂均匀喷涂在不锈钢基板上（干燥压缩空气，0.6MPa）加热分解加热分解烘箱 35

7、0 30minAngew. Chem. Int. Ed. 116 (2004) 20462048.010102020303碳纳米管膜Adv. Mater. 25 (2013) 24222427.图. SEM图像图. 宏观图像2013年 Zhun Shi 成功制备超薄自支撑多壁碳纳米管网络膜1碳纳米管分散液多壁碳纳米管粉，甘油，卡拉胶，3-(N, N -二甲基芳基胺)-丙磺酸盐，去离子水 混合、离心取上清液2抽滤 3分离-利用丙酮溶解MCE滤膜 氧化物纤维膜 Separ. Purif. Technol. 75 (2013) 243248.2013年 Zhou等 成功制备纳米ZrO2包覆包覆商用A

8、l2O3微滤膜图. TEM图像自然纤维基膜2014年 Cortese等 制备了一种类金刚石碳涂层棉织物膜J. Mater. Chem. A 2 (2014) 67816789.图（a）原始的； （b）10min氧气等离子体处理； （c）类金刚石碳涂层沉积后的棉织物纤维 1氧气等离子体处理2类金刚石碳涂层的沉积静电纺丝纤维膜J. Mater. Chem. A 2 (2014) 1013710145.0404总结展望01020304厚度，润湿性，孔径，分离效率和分离助熔剂之间的关系是需要解决的重要问题处于实验阶段，推广到实际应用纤维基材的机械稳定性较差重油对分离材料的污染总结展望 Thank You！