摘要
传统处理含油废水的方法（如离心、溶剂萃取和高温分解）具有成本高、能耗大等缺点，且容易造成二次污染。膜分离技术因其环境友好、分离过程易控制和设备费用低等优点受到广泛的青睐。聚偏氟乙烯（PVDF）作为常用的膜分离材料，因其具有优异的热稳定性、化学稳定性、机械性能和成膜性能而被广泛应用于科学研究和工业生产。PVDF膜固有的疏水性，使其在分离过程中易被油污染，导致分离性能下降、能耗升高、寿命缩短。研究表明，对PVDF进行亲水性化学成分修饰，可有效提高膜的分离性能以及抗污染性能。本课题通过自由基聚合法合成了聚偏氟乙烯接枝聚丙烯酸（PVDF-g-PAA）共聚物，然后优化制膜工艺，研究凝固浴中N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）的含量对PVDF/PVDF-g-PAA共混膜结构与性能的影响；进一步，在膜表面修饰了超支化多氨基聚合物，探究其在油水分离领域及处理酸性含油废水方面的应用。分离膜的设计及具体研究内容如下： 首先，利用浊点法对PVDF/PVDF-g-PAA共混膜的成膜热力学进行了研究，相比于水/乙醇凝固浴，水/DMAc凝固浴的使用会抑制PVDF/PVDF-g-PAA的相分离速度，体系变得更加稳定。采用延时相转化技术，向凝固浴中加入不同量的DMAc来调控PVDF的结晶成核速度，使PVDF的成膜速度降低，优化膜的结构。结果表明，随着凝固浴中DMAc含量的增加，膜的致密皮层逐渐变薄，膜断面中的指状孔结构逐渐向海绵状结构转变，膜表面变粗糙，平均孔径增加，共混膜纯水通量变大。当DMAc含量为50%时，膜的纯水通量最高，可达1084±74L·m-2·h-1，同时膜具备较高的断裂强度（2.6±0.1MPa）。 随后，将环氧二氧化硅纳米粒子引入膜内，膜的表面粗糙度和渗透性能进一步提高。通过表面化学接枝技术将超支化聚乙烯亚胺（PEI）固定在膜表面，实现微纳米粗糙结构与高表面能的协同作用。所制备的PVDF油水分离膜纯水通量高达2358±36L·m-2·h-1，对不同种类的酸性水包油乳液和油水混合物的分离效率均高于95%。经过简单的乙醇冲洗，MPEI-1800膜的通量恢复率均达到90%，具有较好的油水分离和抗污染性能，在处理酸性含油废水方面有着广泛的应用前景。
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