复合中空纤维膜处理含油废水.doc

介孔Al2O3/PVDF复合中空纤维膜处理含油废水 近年来，随着石油化工的发展，含油废水的污染严重，成为量大面广的污染源。传统的含油废水处理方法包括机械分离、凝聚沉降、活性污泥处理等。这些传统方法能部分地除去含油废水中的游离油和乳化油，但其对溶解油的净化不彻底，且其成本高，回收利用困难。膜技术作为一门新的污水处理技术，因其能重复循环利用，易于规模化，且能净化处理溶解油，因此在含油废水的深度处理中得到广泛的应用。 由于膜的亲水性差，在含油废水的净化处理过程中，膜容易受含油废水中有机物的污染，且在运行中，膜容易被压实，从而导致膜通量的下降。因此，提高膜的亲水性能、抗压实性能和抗污染性能是解决膜在深度处理含油废水应用中的关键因素。目前，由于无机氧化粒子具有良好的亲水性能，且粒子强度大，很多的研究者们将无机氧化粒子填充到有机膜中，从而制备出无机/有机杂化膜，使其拥有无机膜和有机膜的共同优点，从而对有机膜进行改性，提高其亲水性能、抗压实性能和抗污染性能。因此，实验首先以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板剂，通过溶胶凝胶法制备介孔Al2O3；然后将其添加到PVDF中，通过溶液纺丝制备介孔Al2O3/PVDF复合中空纤维膜；最后研究其亲水性能，抗压实性能及抗污染性能。 1实验部分 1.1实验材料所有试剂都是分析纯级别并且使用前没有进行任何处理。无水乙醇、硝酸铝〔Al（NO3）3?9H2O〕、碳酸铵〔（NH3）2CO3〕购自天津市光复科技发展有限公司；十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）购自天津市光复精细化工研究所；聚偏氟乙烯（PVDF）购自美国苏威公司；聚乙烯吡咯烷酮（PVP-K30）购自天津天泰精细化学品公司；N，N-二甲基乙酰胺（DMAC）购自天津市大茂化学仪器供应站。 1.2介孔Al2O3的制备介孔Al2O3的制备采用溶胶-凝胶法〔4〕。以硝酸铝为铝源，CTAB为模板剂，碳酸铵为沉淀剂，简略的实验步骤如下：（1）加入0.46g的CTAB于60mL的去离子水中，在温度为25℃下强力搅拌1h；（2）加入2.82g硝酸铝，继续搅拌30min；（3）以一定的速度加入碳酸铵沉淀剂至pH为9~10，加入结束后，继续搅拌1h，得到白色透明的溶胶；（4）恒温静置10h，离心，洗涤，干燥；（5）在550℃温度下煅烧，即得到介孔Al2O3纳米粒子。 1.3介孔Al2O3/PVDF复合中空纤维膜的制备介孔Al2O3/PVDF复合中空纤维膜以PVDF为聚合物，PVP-K30为致孔剂，DMAC为溶剂，介孔Al2O3为无机添加粒子，采用溶液纺丝法制备。简略的实验步骤如下：（1）将0.8g的介孔Al2O3加入到32mL的DMAC中，60℃恒温超声搅拌1h；（2）将6g的PVDF粉末加入到上述混合液中，继续恒温超声搅拌2h；（3）将1.8g的致孔剂PVP-K30加入到上述混合液中，超声搅拌1h；（4）停止搅拌，静止脱泡24h，得到铸膜液；（5）将铸膜液倒入干-湿法纺丝装置中，利用压力使其从喷丝头挤出，经过凝胶槽，沉淀凝胶，淋洗和水浸泡一段时间后，即得到复合中空纤维膜。采用同样的方法制备出纯PVDF中空纤维膜。 1.4含油废水的配制将一定量的机油（SJ10W-30）溶于少量的乙醇中，然后将其转移到含有去离子水的烧杯中，以300r/min的搅拌速度机械搅拌60min，使其形成稳定均一的混合液，即得到一定浓度的含油废水。实验采用150mg/L的含油废水来测试介孔Al2O3/PVDF复合中空纤维膜的通量和截留率。 1.5油浓度的测定量取一定体积的含油废水，转移至分液漏斗中，向分液漏斗中滴加少量浓盐酸调节待测液的pH至酸性。量取一定体积的环己烷倒入分液漏斗中，充分振荡使萃取充分，取下层清液进行测试。以环己烷作为参比液，在262nm波长下，用紫外分光光度计测试环己烷萃取液的吸光度，计算其含油质量浓度： 式中：C——待测液油的质量浓度，mg/L； A——环己烷萃取液的吸光度； V1——待测液的体积，L； V2——环己烷萃取液的体积，L。 1.6膜的表征 1.6.1SEM表征采用喷金法对介孔Al2O3进行制样，用日本日立公司的S-4800型扫描电镜观察其形貌结构。取干燥好的中空纤维膜置于液氮中脆断，将其固定在粘有导电胶的样品台上，喷金干燥后，用日本日立公司的S-4800型扫描电镜观察膜表面及断面的形貌。 1.6.2傅里叶红外光谱（FT-IR）表征采用美国Nicolet公司的Avatar370型的傅里叶红外光谱仪对中空纤维膜进行测试，设定扫描波数范围为4000~400cm-1。 1.6.3接触角表征采用德国Dataphysics公司的OCA20型接触角测量仪测量膜外表面的水接触角，测试条件为：室温（25±1）℃，水滴体积为1μL。 1.7膜的性能测试