超亲水/水下超疏油膜的制备及油水分离性能

摘要

工业生产和频繁的溢油事故产生大量的含油废水,其高效分离依然面临全球性的挑战.具有仿生浸润特性的膜可以选择性透过水或油,分离效率高且操作简单而广泛应用于油水分离.通过一步浸渍法将TiO2纳米颗粒和聚乙烯吡咯烷酮(PVP）原位固化到不锈钢网上制备了具有微/纳米层级结构的超亲水/水下超疏油油水分离膜.重点考察了TiO2/PVP涂覆液浓度(1wt％、3wt％、5wt％、7wt％、9wt％）对膜的浸润特性和油水分离性能的影响.实验结果表明,不同TiO2/PVP浓度改性的膜具有超亲水/水下超疏油特性,水的接触角均为0°,在水中油的接触角达160°,油水分离效率大于99.5％.膜通量随浓度的增大先减小后增加,当浓度为3wt％时膜通量最大为15912L/m2·h.经过10次连续油水分离后,其分离效率仍大于99.5％,表明TiO2/PVP-SS(stainless steel）膜有良好的耐久性和稳定性.因此,TiO2/PVP-SS仿生特殊浸润膜材料在油水分离领域具有经济、高效、环境友好的潜在优势.