摘要
随着工业和城市化的快速发展，水资源短缺形势日益严峻，含油废水的回用对缓解水资源紧张具有重要意义。电絮凝-超滤膜组合技术作为一种新型含油废水处理技术，具有占地面积小、出水水质好、无需添加化学药剂等优点。然而，电絮凝-超滤膜装置运行过程中存在极板钝化以及膜污染问题，会导致运行的能耗增加，处理效率降低。因此，本实验首先探究了如何制备出油水分离能力高的聚偏氟乙烯（PVDF）膜，然后将该膜与电絮凝联用，搭建电絮凝-PVDF改性膜浸没式水处理装置，并探究了电流密度、处理时间和极板间距等运行参数对含油废水化学需氧量及石油类浓度去除效果的影响，通过方差分析确定出最优参数，最后探究该装置在最优参数下的最大处理能力以及延缓膜污染的机理。 研究结果表明，氟钛酸铵（(NH4)2TiF6）或3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）水解产生的二氧化钛（TiO2）或二氧化硅（SiO2）纳米颗粒与多巴胺（PDA）经表面涂覆可成功制备出PVDF/PDA/TiO2膜与PVDF/PDA/SiO2膜，原位生成的TiO2、SiO2可赋予PVDF膜更好的表面亲水性、渗透性、抗污染性以及更好的除油效果，PVDF/PDA/SiO2膜的油水分离性能更好，除油率可达94.27%，选用该膜与电絮凝联用。经方差分析，在电流密度为12.5mA/cm2，处理时间为30min，极板间距为1cm的条件下，连续运行出水水质稳定，COD去除率为85.82%，除油率为98.21%。通过SEM、EDS、接触角与Zeta电位分析发现，在连续运行后，PVDF/PDA/SiO2膜与PVDF膜相比表面聚集的污染物质更少，不容易造成膜孔堵塞；改性膜的亲水性明显更好，有利于油滴的去除，具有良好的抗污染性能；并且改性膜表面的Zeta电位相较于PVDF膜更低，膜表面带负电的滤饼层能够有效防止同样带负电的油滴对膜的吸附和堵塞，延缓油滴对膜的不可逆污染。本论文提出的PVDF亲水改性策略促进了基于多巴胺的仿生表面改性工程的发展，所得的改性膜对含油废水的处理有良好的应用前景。此外，本文为电絮凝-PVDF改性膜浸没式组合工艺处理含油废水工艺参数优化及膜污染控制机理等方面提供了数据理论支撑。
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