摘要
由于含油废水对人类生活和自然环境造成了严重影响，近年来新型水处理技术（尤其是膜分离技术）受到人们的广泛重视与关注。其中，如何提高过滤和分离效率是分离膜制备的关键。针对这一问题，本文结合纳米和微米纤维膜的结构特点和性能优势，成功开发出高性能微/纳米纤维梯度复合膜，为微/纳米材料在过滤领域中的应用提供新思路。主要研究内容如下： 首先，利用共混静电纺丝技术制备聚偏氟乙烯/二氧化钛（PVDF/TiO2）纳米纤维膜，着重探究TiO2添加量对PVDF/TiO2膜性能的影响,同时，为后续异形结构纳米纤维膜的制备提供理论依据和数据支撑。当TiO2添加量为12%时，PVDF/TiO2膜可降解97%罗丹明B且光催化速率为纯PVDF膜的10倍。 为了进一步提升膜的过滤和催化性能，利用静电纺丝技术构建异形结构纳米纤维膜。通过合理调节纺丝液浓度成功构筑乳突结构聚偏氟乙烯/二氧化钛（M-PVDF/TiO2）纳米纤维膜，并通过多巴胺聚合改性实现亲水-水下疏油性。PDA-M-PVDF/TiO2膜分离油水的效率高达99%以上，水通量为1389±67L·m-2·h-1。为了提高纳米膜的分离效率与通量，选择亲水聚合物制备层叠结构聚（N-异丙基丙烯酰胺）/聚丙烯腈/二氧化钛（PNIPAM/PAN/TiO2）膜。膜的水通量为7713±324L·m-2·h-1，该膜的分离效率为99.2%，具有良好的油水分离效果。 利用熔融共混-熔喷法成功制备聚丙烯/二氧化钛（PP/TiO2）微米纤维膜，并通过工艺参数的调节，制备不同克重的PP微米纤维膜，随后利用原位共聚合技术制备亲水-水下疏油聚多巴胺/3-氨丙基三乙氧基硅烷@聚丙烯（DA/APTES@PP）膜。当聚合时间为12h，DA和APTES的添加比为1：2时，DA/APTES-1/2@PP膜的性能最优，水通量为147424±7112L·m-2·h-1。在重力作用下，膜对油水混合物可实现较高的渗透通量和良好的分离效率。 基于纳米纤维膜和微米纤维膜结构特点和性能优势，将聚丙烯/低熔点聚酯（PP/LPET）膜和静电纺丝纳米纤维膜通过针刺-热压加固的方式制备微/纳米纤维梯度复合过滤膜，探究复合膜的性能。本文为克服纳米纤维膜过滤阻力大等提供了切实可行的解决方案，为制备低成本、高性能复合膜提供了一种新思路。 最后，采用响应面设计方法，分别对纳米纤维膜和微/纳米纤维梯度复合膜的性能进行优化并建立经验回归方程，得出优化后的工艺参数，并对其梯度作用机理进行分析,为实际工业生产提供指导。
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