疏水親油型雜化SiO2納米纖維膜的制備及其乳液分離應(yīng)用.pdf

1、由于工業(yè)含油(O)廢水(W)與被污染海洋水域的增加以及頻繁的石油泄漏事故的發(fā)生，油水分離技術(shù)已經(jīng)成為是一個(gè)全球的挑戰(zhàn)性任務(wù)，尋找合適的方法解決油水污染問(wèn)題，回收、純化油類(lèi)，既節(jié)約能源又保護(hù)環(huán)境。膜分離技術(shù)因其裝置小、操作簡(jiǎn)單、能耗低、分離過(guò)程可高度自動(dòng)化、化學(xué)添加劑使用量少等優(yōu)點(diǎn)，在大規(guī)模處理油水乳液污染物方向有著廣闊的應(yīng)用前景。靜電紡絲技術(shù)作為一種能夠直接、連續(xù)制備納米纖維膜的重要方法而被普遍采用，無(wú)機(jī)靜電紡納米纖維膜因具有耐高溫、輕

2、質(zhì)、高強(qiáng)、絕緣性好、化學(xué)穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異性能在過(guò)濾、自清潔、分離等領(lǐng)域表現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。本文旨在開(kāi)發(fā)一種疏水親油型無(wú)機(jī)納米纖維膜材料，將其應(yīng)用在油水乳液分離應(yīng)用領(lǐng)域。
　　本文采用靜電紡絲技術(shù)，以正硅酸乙酯為硅源、聚乙烯醇為聚合物載體，結(jié)合溶膠-凝膠技術(shù)、高溫煅燒技術(shù)制備了耐高溫的二氧化硅納米纖維膜，然后將合成的含氟苯并噁嗪(F-BZ)與Al2O3納米顆粒在纖維膜上進(jìn)行原位聚合，制備了疏水親油型雜化SiO2納米纖維

3、膜。通過(guò)1wt％含氟聚苯并噁嗪(F-PBZ)與1wt％Al2O3納米顆粒的修飾，使原本超親水的SiO2纖維納米膜轉(zhuǎn)變?yōu)殪o態(tài)接觸角高達(dá)161°、滾動(dòng)角為3°并且纖維膜與油滴的靜態(tài)接觸角也由最初的23°減小至0°的疏水親油型納米纖維膜。復(fù)合改性之后的疏水親油型納米纖維膜在500℃高溫下處理5min后仍具有疏水性能，在6個(gè)不同pH值環(huán)境下測(cè)試膜的疏水性能也比較穩(wěn)定，是一種典型的耐高溫疏水親油型納米纖維材料。
　　通過(guò)對(duì)纖維膜的表面形貌研

4、究發(fā)現(xiàn)，纖維膜所具有的疏水親油性能是由于F-PBZ的表面修飾和Al2O3納米顆粒構(gòu)筑的微納米多級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)共同作用的結(jié)果。采用一系列測(cè)試手段對(duì)F-PBZ與Al2O3納米顆粒修飾的SiO2納米纖維膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，證實(shí)了纖維膜具有多級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)，引用Cassie模型對(duì)纖維膜的潤(rùn)濕性進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)其表面粗糙因子f2為0.94。
　　將所制備的膜材料在自制的過(guò)濾裝置中進(jìn)行油水乳液分離性能測(cè)試，僅靠重力作用，分離膜的過(guò)濾通量可達(dá)到892±5