微孔膜法油水分离表面性质研究

导读:与气浮、离心、化学混凝等传统油水分离技术相比，微孔膜技术通过油或水的选择性渗透实现分离，具有操作简单、分离效率高、运行成本低等众多优点。

来源：未知发布日期：2020-03-17 08:58【大中小】

膜是膜法油水分离过程的核心，选择合适的膜材料（或对传统膜材料进行改性等处理）和调控膜的微观结构是优化分离性能的主要手段。根据膜是否具有孔结构可以将膜分为致密膜和微孔膜，为了降低水或油选择性通过膜的传质阻力，应用在油水分离体系中的膜通常为微孔膜。

使用微孔膜对油水混合物进行分离的传质过程主要分为两步：
①凝聚态的水相或油相（包括连续状态和分散状态）在渗流或布朗运动的作用下从混合液主体（原料侧）迁移至边界层，并与膜表面接触；
②凝聚态的水相或油相，在表面亲和性以及跨膜压差的推动下，渗流通过膜的孔道结构，到达渗透侧。在微孔膜法油水分离过程中，分离效果主要取决于两方面：膜的表面性质和微孔结构。膜的表面性质决定水相或油相在膜表面的润湿性，可以直观地理解为亲水性或者亲油性，一般通过水接触角或水下油接触角来衡量，水相更容易在亲水膜表面聚集，而油相更容易在亲油膜表面聚集。

1.微孔膜表面润湿性
微孔膜是油水分离的核心部件，是两相之间具有选择透过性的中间相。由油水分离机理可知，微孔膜表面润湿性是影响其油水分离性能的主要因素，根据膜表面润湿性的不同可将其分为超亲水表面（水接触角<5°-10°）、亲水表面（水接触角<90°）、疏水表面（水接触角>90°）、超疏水表面（水接触角>150°）。微孔膜表面润湿性不但受膜表面化学组成的影响，同时膜表面的微观结构特别是膜表面粗糙度也会影响润湿效果。

2.结语
进一步研究表面润湿性好、孔隙率高、表面粗糙度和孔径大小可控的微孔膜仍然是未来的发展方向。微孔膜表面改性的方法很多，天津津腾发现本文从微孔膜改性材料和方法两方面综述了近年来用于油水分离的部分代表性研究。通过引入特殊性能基团（亲、疏水基团），在微孔膜表面构建一层新的具有特定性能（亲、疏水性）的表面，提高微孔膜表面润湿性。通过在微孔膜表面添加纳米颗粒，可以提高膜表面的粗糙程度控制微孔膜表面性能。

调控微孔膜孔隙率的大小，可以提高微孔膜的表面润湿性、建立更多的纳米通道降低微滤膜的传质阻力提高渗透通量。调控微孔膜孔径大小，可提高微孔膜对截留液的截留分离性能。这些工作在微孔膜的创新制备和应用领用具有重要的意义。未来仍有许多问题亟待解决。目前制备的用于油水分离的微滤膜在实验室的条件下分离效果尚可，但实际的油水混合物体系量大并含有大量杂质，如何将制备的膜用于工业量产和面对实际油水混合物高效、高寿命的使用是一大挑战。此外，通过有效方法保持微滤膜运行时抗压及应用稳定性仍需要进一步探索。

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