[发明专利]一种分离含油污水的超亲水PVDF油水分离膜及其制备方法与应用

说明书

本发明属于高分子材料科学领域，具体涉及一种分离含油污水的超亲水PVDF油水分离膜及其制备方法与应用。该方法通过化学接枝的方式构建膜表面微纳米粗糙结构，协同高表面能多氨基聚合物，制备超亲水聚偏氟乙烯膜。本发明制备工艺简单、可以有效避免共混、涂覆过程纳米粒子脱落的问题，不涉及有毒试剂、对环境友好。本发明所制备的超亲水PVDF油水分离膜对不混溶的油水混合物以及乳化剂稳定的油水乳液，无论是中性还是酸性的混合液或乳液均具有优异的分离性能，在污水处理及石油开采领域均具有广泛的工业化应用价值。

技术领域：

本发明属于高分子材料科学领域，涉及一种过滤膜，特别是涉及一种分离含油污水的超亲水PVDF油水分离膜及其制备方法与应用。

背景技术：

水，是人类赖以生存和发展不可缺少的基本物质，是地球上唯一不可替代的自然资源。我国是个缺水的国家，人均水资源占有量仅为世界平均水平的四分之一，日趋严重的水污染问题进一步加剧了水资源短缺。水体污染的形式主要包括：无机或有机等有毒物质的污染、植物营养素污染、病原微生物污染以及油类污染等。其中，油污染是一种来源广泛的污染形式，为有效地遏制油污染，在排放油水混合液及油水乳液之前必须对其进行有效分离。油水分离技术在石油化工等领域一直发挥着重要的作用：其中一方面可回收油性物质，节约能源；另一方面水是生产和生活的重要资源，可使水体净化，达到排放标准，以减少环境危害。

与传统的不混溶的油水混合液相比，表面活性剂稳定的油水乳液更容易形成且更加稳定，特别是有色金属酸化处理、石油化工、脂肪酸的生产过程中酸性含油废水大量产生，传统油水分离方法包括重力沉降法、吸附法、离心分离法、化学法等，由于较低的分离效率及二次污染问题等已经渐渐无法满足实际需求。与传统分离方法相比，膜分离法可在常温下进行，过程灵活简单、无相变、单级分离效率高，逐渐成为当今国内外油水分离研究的热点和方向之一。制备一种对酸性油水混合液及油水乳液具有优异分离性能的超亲水型分离膜，从而实现对水质的净化保护，是一种高效率、低能耗、低成本、绿色环保的分离方法。

水和油的表面张力相差很大，利用所研制材料对油水体系的浸润性不同，制备具有油水分离性能的新型超亲水分离膜是目前研究的热点，该类材料在油水分离领域已有诸多研究成果。如中国发明申请CN130057276A公开了通过紫外固化制备超亲水及水下超疏油型复合膜，该方法得到的复合膜能够实现对油水混合液的分离。然而由于网膜自身较大的孔尺寸，难以实现对表面活性剂稳定的油水乳液的分离，限制了其应用范围。CN105603637A公开了一种高效的静电纺丝油水分离纤维膜，首先制备了聚酰胺酸(PAA)铸膜液，通过同轴静电纺丝法制备纤维素-聚酰胺酸(CA-PAA)膜，并对其进行热亚胺化将PAA转化为聚酰亚胺(PI)，合成苯并噁嗪单体(BAF-tfa)及BAF-tfa/SiO₂并原位固定CA-PI纳米纤维膜，最终得到具有生物可降解性、较高油水分离性能的纳米纤维膜，本发明所采用的静电纺丝工艺需要在特定的湿度及温度下进行，得到的膜需要进一步高温热亚胺化处理，工艺较复杂。

因此，为了解决分离膜材料存在的分离应用范围较窄、制备工艺复杂、成本高等问题，需要提供一种分离膜及其制备方法，不仅满足分离膜分离性能显著的要求，同时满足制备成本低，制备工艺简化，材料结构稳定，分离性能显著，应用范围广等特点。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种分离含油污水的超亲水PVDF油水分离膜及其制备方法与应用，该方法制备工艺简单、材料价格低廉且实验过程中未涉及有毒试剂，所得超亲水PVDF膜在油水分离过程中，特别在酸性的油水分离中，其通量稳定，分离性能优异，在污水处理及石油开采领域均具有广泛的应用价值。

为了实现上述目的，本发明采用技术方案如下：