PTFE微孔薄膜在油水分离中的应用研究

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1、万方数据第39卷第6期2013年6月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTV01．39No．6Jun．，201373PTFE微孔薄膜在油水分离中的应用研究侯成成，黄磊，黄斌香(上海金由氟材料有限公司，上海2100137)摘要：研究了疏水性聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜的结构、润湿性、可重复使用性以及在不同温度、pH下对煤油、汽油和柴油的分离速率的影响。结果表明，在常温下，PTFE微孔薄膜对含油废水中油的去除率可达90％以上；PTFE微孔薄膜油水分离速率不受含油废水中pH的影响，但随着温度的升高而加快；对不同的含油废水有着不同的分离速率，其中对汽油的

2、分离速率最高，稳定后可达800L／(m：．h)，煤油次之，对柴油的分离效率最低，低至稳定后为650L／(m2．h)。另外，由于PTFE微孔膜采用的是表面过滤的方式，所以膜具有非常好的可重复使用性，是一种非常理想的油水分离膜。关■阀：PTFE；微孔膜；油水分离；pH；润湿性中圈分类号：TQ028．8文献标识码：A文章编号：1000—3770(2013)06—0073．004随着社会和工业的不断发展，日常生活所赖以生存的行业如石油化工、机械制造、海上运输、食品、医药等都不可避免地会产生大量的含油废水[1-a。将未经处理的含油废水直接排放，不仅浪费资源，而且还会对环境造成严重

3、影响[3]。因此，近几年来，油水分离己成为国内外广大科研工作者的研究热点之一㈣。油滴在水中主要呈现4种状态：浮油、分散油、乳化油和溶解油[91。除去废水中的浮油、分散性油相对容易，而要除去废水中的乳化油和溶解油却相当困难。目前处理乳化油废水的方法主要是破乳．分离法。破乳方法很多，有化学法聚结(粗粒化)、重力分离、离心分离、气浮、无机膜组件过滤等[10q1]。这些方法均存在一定的缺陷，其主要表现在：一是添加化学试剂，易造成水质的二次污染；二是设备过于昂贵，且分离效率低；三是颗粒堆积易造成膜组件的分离阻力增大等Ⅲ目。针对以上缺陷，采用具有优良性能的PTFE微孔膜进行了大量油

4、水分离的试验探索，并得出了一系列关键技术参数。研究发现，PTFE微孔膜具有优异的亲油性、拒水性、耐腐蚀性、耐高低温性以及低表面能特性叶161，不仅能够在高温和强腐蚀性环境下使用，而且还能在长时间内保持较高的分离效率，是一种有望取代其他微孔膜的新型油水分离膜[17．博]。1试验部分1．1试验材料本PTFE微孔薄膜是由上海金由氟材料有限公司利用自主研发的设备，通过立体三维拉伸技术制备而成，其主要制各方法见图1。分散剂与PTFE树脂混图1PTFE微孔薄膜的制备工艺Fig．1ThepreparationprocessofPTFEmicro-porousmembrane含油(汽油

5、、煤油、柴油)废水，由某石油公司提供，水温为20℃，pH为6．0；含油量为8～10mg／L；MLSS质量浓度为43～52mg／L。微型水泵，日本马步奇RS．360。1．2试验方法及装置试验中所采用的油水分离器的核心部件为聚四氟乙烯微孔膜滤芯，它是由普通的不锈钢滤芯或纯PTFE管状滤芯外部加固一层或多层PTFE微孔膜制备而成，其结构为闭端式过滤。将此滤芯放置在需要过滤的含油废水中，通过微型水泵提供一定的压力差(△p=20kP)，依靠膜滤芯特有的微孔结构以及亲油疏水性，油分子能够顺利的通过PTFE微孔膜收稿日期：2012—12—07基金项目：国家十二五科技支撑计划(2011

6、BAE08802)；国家重点新产品计划(2009GRC00041，2011TJC00023)；中国纺织工业联合会指导性科技项目(2010145)作者简介：侯成成(1985--)，男，硕士，研究方向为PTFE微孔膜及纤维技术：E-mail：chen985818@163．com万方数据74水处理技术第39卷第6期进入回收装置，而杂质和水被膜体截留，从而达到了油水分离的目的。1．3表征与分析扫描电镜(SEM)分析：日本HITACHI公司SU3500型扫描电子显微镜，分辨率为3．0nl／l(30kV)，膜试样未采用Pt或Au作表面涂层处理，置于可升降和旋转的样品台上。在5kV的

7、加速电压下进行扫描，以一定的倍数从荧光屏上观察膜表面形态的图像，并照相。润湿性能测试：上海中晨数字技术设备有限公司JC2000CS型接触角测量仪，在室温下，分别取5斗L的水滴和油滴对PTFE微孔膜表面进行测试，测试结果取5个不同点的算术平均值。分离速率的测试：分离速率是膜分离过程中非常重要的技术参数，其计算公式可以按Poiesuile来计算[19】：J=Q／A=[啬】∑耐。式中，．，为分离速率；q／a为膜单位面积通过的液体流速；△p为膜两侧的压力差；IX为溶液的粘度；6为活性孔道层的厚度；m为单位面积上的孔数；di为单位面积A上第i个孔道