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復(fù)合膜

 

　　由于單一膜存在制膜工藝復(fù)雜、膜的重復(fù)性差、制備小孔徑膜困難、質(zhì)脆柔韌性差、成本高等缺點(diǎn)，因此研究者們將2種單一膜復(fù)合在一起，使其同時(shí)具備2種或多種單一膜的優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外研究的復(fù)合膜主要是有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合膜。常用的無(wú)機(jī)材料主要有TiO2、SiO2、Al2O3等，常用的有機(jī)材料主要有聚砜、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯和聚乙烯吡咯烷酮。張?jiān)Ｇ涞葓?bào)道了聚砜-Al2O3復(fù)合膜處理油田含油污水，復(fù)合膜的截油率可達(dá)90%，出水滿足油田回注水標(biāo)準(zhǔn)，而且復(fù)合膜經(jīng)過(guò)清洗后，水滲透通量能回復(fù)到原始通量的85%。王樞等采用界面聚合法對(duì)PVDF超濾膜進(jìn)行表面改性，制備出了具有抗污染的聚酰胺/聚乙烯醇復(fù)合超濾膜，在復(fù)合膜水通量為190L/(m2·h)時(shí)，復(fù)合膜的截油率可達(dá)98.5%以上，出水含油量小于1.6mg/L，膜性能均優(yōu)于單一的PVDF膜。吳春金等以混合醋酸纖維素微孔膜為支撐膜制備了聚乙烯醇復(fù)合超濾膜，對(duì)模擬含油污水的處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該復(fù)合膜的截油率可達(dá)90%以上，且具有良好的耐油污染性能。Lu等采用相轉(zhuǎn)化法制備出了管式Al2O3-PVDF復(fù)合超濾膜，并將其用于處理大慶油田含油水，結(jié)果表明，出水含油量和懸浮固體含量均低于1mg/L，化學(xué)需氧量(COD)和總有機(jī)碳(TOC)的去除率分別為90%和98%以上，而且清洗后的膜通量恢復(fù)率可達(dá)100%。Ong等以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為添加劑，以TiO2和聚偏氟乙烯(PVDF)為原料，制備了PVDF-PVP-TiO2復(fù)合超濾膜，當(dāng)PVDF膜中TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，該復(fù)合膜的性能最佳，膜通量可達(dá)70.48L/(m2·h)，截油率更是高達(dá)99.7%，但是當(dāng)含油量由從250mg/L增大到1000mg/L時(shí)，膜通量下降較快。

 

　　改性膜

 

　　目前國(guó)內(nèi)外常用的超濾膜改性方法主要有膜表面改性法和膜材料改性法。膜表面改性主要通過(guò)膜表面的物理改性和化學(xué)改性來(lái)實(shí)現(xiàn)，而膜材料改性則是通過(guò)向超濾膜鑄膜液中添加高分子材料或小分子無(wú)機(jī)粒子以及膜材料本體的化學(xué)改性來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)改性處理，可以使超濾膜具有更好的抗污染性，增大膜的使用壽命。蘆艷等采用膜材料改性法制備了改性PVDF超濾膜，并用制備的PVDF超濾膜處理含油污水，出水含油量和懸浮固體含量均為0.2mg/L，粒徑中值也小于2μm，出水水質(zhì)滿足油田回注水要求。竺柏康等向PVDF/PVP體系中添加TiO2和Al2O32種無(wú)機(jī)納米顆粒，制備出了改性PVDF平板超濾膜，當(dāng)納米顆粒總含量為3%，Al2O3與TiO2質(zhì)量比為1∶2時(shí)，改性PVDF平板超濾膜性能最好，出水懸浮物含量低于0.4mg/L，石油烴類含量小于0.5mg/L，COD值在60～70mg/L，達(dá)到國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)。呂慧等采用無(wú)機(jī)納米改性PVDF超濾膜處理大慶油田采油廢水，在操作壓力為0.1MPa，處理溫度為40℃時(shí)，處理后的出水中含油量小于1.0mg/L，懸浮物含量小于0.4mg/L，COD去除率為80%～94%，TOC去除率在90%以上。徐俊等采用改性的PVDF膜處理大慶油田含油污水，在膜面流速為4.5m/s，跨膜壓差為0.2MPa，溫度為(37±0.5)℃的最佳運(yùn)行條件下，出水水質(zhì)可達(dá)到《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》(SY/T5329—94)的A1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。Abdolhamid等用改性PES中空纖維超濾膜處理工業(yè)含油廢水，截油率可達(dá)98.5%，懸浮固體去除率也可達(dá)98.2%。Chakrabarty等以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯醇(PEG)為添加劑，制備出了親水性強(qiáng)，孔隙度高的改性PSf超濾膜，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了12種改性PSf超濾膜處理含油污水，結(jié)果表明，每種改性PSf超濾膜的截油率都能達(dá)到90%以上，都可以達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

共混膜

 

　　國(guó)內(nèi)關(guān)于共混超濾膜制備和表征的文獻(xiàn)較多，潘學(xué)杰、于蘭哲、王新、趙津禮、趙后昌等人都報(bào)道了相關(guān)共混超濾膜的制備和表征，但共混超濾膜用于含油污水處理的文獻(xiàn)報(bào)道則很少，僅趙文敏等報(bào)道了PVDF/PAN共混超濾膜處理自制乳化油污水，國(guó)外則有共混超濾膜處理含油污水的文獻(xiàn)報(bào)道。Martin報(bào)道了PVDF/PC(聚碳酸酯)共混膜過(guò)濾油水乳狀液，并分析了聚碳酸酯含量對(duì)PVDF/PC共混膜結(jié)構(gòu)、親水性和功能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)PVDF/PC共混膜中PC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí)，共混膜的性能最優(yōu)，此時(shí)共混膜的原始滲透通量可達(dá)28.59L/(m2·h)，極限滲透通量為22.11L/(m2·h)，截油率更是高達(dá)97.8%。Abdolhamid等運(yùn)用一種干噴濕紡工藝，利用相轉(zhuǎn)化法制備了PES/PAN共混中空纖維超濾膜，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，PES與PAN的質(zhì)量比為3∶1時(shí)，共混膜的機(jī)械強(qiáng)度和分離效果最好，用此條件下的共混膜處理含油污水，COD的去除率為80.6%，TOC的去除率為89.3%，懸浮固體的去除率可達(dá)100%，除油率也高達(dá)99.7%，出水水質(zhì)滿足含油污水排放標(biāo)準(zhǔn)。Martin等[27]磺化聚碳酸酯(SPC)/PVDF共混超濾膜處理乳化含油污水，截油率可達(dá)96.63%以上。m.txfjt.com.cn