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纳米改性膜材料
目前,用于油水分离的膜材料面临主要的问题是膜污染与膜清洁问题,利用无机纳米粒子作为添加剂制备的复合膜通常表现出良好的抗污染能力和自我清洁能力,同时可以有效改善膜的孔径结构、亲水性及力学性能,拓展其在液体过滤领域的应用。已逐渐成为膜领域的研究热点。
Zhu等研制出了超薄单壁碳纳米管(SWCNT)薄膜可实现油/水混合物的快速分离。SWCNT薄膜的厚度可以从30 nm调整至120 nm,孔径调整范围为20~200 nm。由于表面润湿性和疏水性,SWCNT薄膜能在微米级和纳米级的水油乳状物上稳定。通量高达100000 lm-2h-1bar-1,分离达99.95 %。任春雷[13]通过水热法在氧化铝中空纤维膜表面合成了氧化锌(ZnO)纳米柱,使膜表面粗糙化,并使用低表面能的氟硅烷形成疏水层,制备得到了超疏水氧化铝中空纤维膜。该膜对油水分离的效率达99.5 %。殷俊利用表面改性后的二氧化硅(SiO2)纳米粒子作为添加剂,制备了亲水性抗污染有机-无机复合膜和抗污染、自清洁有机-无机复合膜。研究结果表明:SiO2-g-PAA纳米粒子不仅在铸膜液中分散性良好,而且在膜/水界面能化的驱使下,SiO2-g-PAA纳米粒子在成膜过程中会自发地向膜表面迁移,复合膜的孔隙率、渗透通量、亲水性、抗污染能力都显著提高。实现了高达95.41 %的通量恢复率和较低的通量衰减率(29.12 %)。SHi[15]将TiO2纳米颗粒直接固定到聚偏氟乙烯(PVDF)表面上,引入硅烷偶联剂KH550改性,不仅保留了纳米颗粒能力同时使所制备的膜从一个普通的亲水状态变成超亲水状态。此外,所制备的超亲水性PVDF膜应用油水分离中效达99 %,同时保持了持久的耐油性能和防污性能,且膜容易回收。Jamshid等利用聚砜为基体,向其中掺杂氧化铝纳米颗粒制备出PSF-Al2O3纳米纤维复合膜,改性后的纳米纤维复合膜几乎可以完全去除水中的油分子,其通量的恢复率在67 %左右。