基于超亲水超疏油原理的网膜及其在油水分离中的应用

综述了基于超亲水超疏油原理的网膜的研究进展及其在油水分离中的应用。首先介绍了研究的理论基础,包括构筑超亲水超疏油网膜的理论基础及膜分离原理,膜的基本性能及影响因素,液桥原理在超亲水超疏油膜中的应用以及该类膜的结构、制备的原材料和制备的基本方法。然后全面综述了刺激响应超亲水超疏油膜,超亲水及水下超疏油膜,无机结晶纳米线超亲水超疏油膜,分子刷结构超亲水超疏油膜及可用于含油乳液分离的网膜等的研究进展。最后指出了目前在该领域的研究中存在的一些问题,主要包括膜分离的基本理论,制备膜的原材料、膜通量、膜寿命及应用范围等,并对未来的发展进行了展望。     

铜基选择浸润性网膜油水分离实验研究

针对现有网膜分离技术对复杂组分含油污水分离效率低、适应性差等技术难题,提出一种利用不同液体润湿性的差异性来实现多组分油/水混合物高效分离的方法。采用原位置换方法在铜网表面构建出一层微纳米尺度的Ag结构,制得具有超亲水-水下超疏油特性的网膜,进一步将制备的超亲水-水下超疏油网膜浸润在PDDA-PFO/SiO_2复合物溶液中制得具有超亲水-超疏油性能的网膜。实验结果表明:利用原位置换方法制备的网膜和修饰后的网膜均能实现对不同组分的油/水混合物的高效分离,分离效率大于98%,且修饰后的复合网膜的分离效率更高。此外,两种网膜均能够重复使用10次以上,并且分离效率基本不发生衰减,说明所制备的网膜具有很好的分离效率和耐久性。     

水下超疏油自清洁TiO_2/CuO纳米结构双层改性铜网膜的制备

膜分离法是一种可高效环保处理含油污水的方法,超亲水及水下超疏油表面在膜分离法处理含油污水中具有抗污染自清洁的作用。本文利用阳极氧化法和层层自组装法制备了TiO_2/CuO纳米结构双层改性铜网膜,对其表面形貌、表面润湿性和光学性能进行了考察,制备的改性铜网具有超亲水-水下超疏油及紫外光照响应的性能。     

超疏水-超亲油材料在油水分离中的研究进展

综述了超疏水-超亲油油水分离材料的研究进展及其在油水分离中的应用。首先介绍了油水分离材料的特殊润湿性的基本理论和设计理念,主要包括Young方程、Wenzel模型、Cassie模型以及制备油水分离材料的两种途径。然后全面介绍了金属网膜类、纺织品类、合成膜类等二维结构的油水分离材料,以及海绵、泡沫、气凝胶等三维网络状类油水分离材料和智能型油水分离材料。最后总结了目前在油水分离这一领域存在的一些问题,主要是油水分离的基本机制和理论研究不够完善,并指出开发和研究能够分离特殊油品的材料以及智能响应性可控的油水分离材料仍然是一大挑战。     

水下超疏油涂层的研究现状与评述

水下超疏油涂层是当前界面功能材料的研究新热点。从润湿理论可知,在空气环境中的超亲水/超双亲表面和超双疏表面等在水下也可呈现出超疏油特性。在阐述水下超疏油理论的基础上,详细介绍了水下超疏油、超亲水/超双亲、超双疏3类特殊润湿界面材料的发展现状,尤其关注它们的涂料构筑方法,并作简要评述。进一步给出了基于超亲水和超双疏原理的水下超疏油涂层制备策略与建议。     

油水分离膜的研究进展

介绍了油水混合物的分类、油水分离膜的分离机理、油水分离膜的类型以及超疏水-亲油膜、超亲水-疏油膜的制备和性能。根据油水分离膜技术现在的发展状况,指出目前在该领域的研究中存在的一些问题以及对未来的发展趋势进行了展望。超疏水-亲油膜从材料制备和油水分离性能等方面,均取得了长足发展,但该膜的疏水稳定性和膜材料的力学强度等有待进一步提高。超亲水-疏油膜的制备过程简单、性能稳定、易清洗,近年来被广泛应用。     

PVA型超亲水-水下超疏油过滤膜油水分离性能研究

稀土萃取分离生产过程中会产生大量的含油废水亟待处理，超亲水-水下超疏油过滤膜为稀土冶炼含油废水带来了新的解决方案。以过滤棉为基材，以富含羟基的聚乙烯醇(PVA)与亲水的纳米二氧化硅溶胶为前驱体，以戊二醛为交联剂制备了PVA型超亲水-水下超疏油过滤膜。接触角测试表明，在空气介质中对水的接触角为0°，在水介质中对油的接触角为155.3°，具备优良的超亲水-水下超疏油性能。对制备的PVA型超亲水-水下超疏油过滤膜进行油水分离实验发现，3次重复实验过滤膜的平均油水分离率为97.5%，膜通量为11.89 L/(m²·s)，经30次油水分离循环测试，该过滤膜仍具有95.3%的油水分离率和11.06 L/(m²·s)的膜通量，展现了较好的耐久性和稳定性，具有一定的工业推广应用前景。     

超亲水/水下超疏油铜基网膜的制备及油水分离实验

本文以紫铜网为基底,通过溶液浸泡法制备了具有超亲水/水下超疏油性质的油水分离网膜。通过扫描电子显微镜分析铜网的表面形态,图像显示网膜表面均匀生长着密集分布的树枝状微米线粗糙结构,径向排列,层层堆叠。通过接触角测量仪分析润湿性质,水滴在铜网表面的接触角为0°,水中的油滴接触角大于155°,说明铜网在空气中具有超亲水性,在水下具有超疏油性。通过油水分离实验,发现铜网仅在重力作用下即可高效分离不同种类的油水混合液,分离效率超过90%。网膜可重复使用,易于清洁。     

超亲水-水下超疏油表面的研究进展

近年来,超亲水-水下超疏油表面因在生产、生活中具有重要的用途,特别是其良好的油水分离能力,而引起了研究者的广泛关注。该表面可以作为一种新的分离手段,简单、有效地分离油和水的混合物。本文将对超亲水-水下超疏油表面的研究进展作一介绍。     

特殊润湿性吸附材料的油水分离研究进展

综述了超润湿性吸附材料在油水分离中的应用,分析了超疏水超亲油材料、超亲水水下超疏油材料或超亲水超疏油材料及转换润湿性的智能吸附材料的优缺点。经过对油水分离的操作方式、分离效率等方面的多方对比,提出了特殊润湿性吸附材料在油水分离方面存在的不足、改进方向和展望。     

Multifunctional fly ash-based GO/geopolymer composite membrane for efficient oil-water separation and dye degradation

Membrane fouling and separation materials with low cost and high efficiency are challenges for membrane separation technology in wastewater treatment. Superhydrophilic and underwater superoleophobic membranes show broad application prospects in oily wastewater treatment because of their high permeability, selectivity, and antifouling performance; however, they are generally ineffective for organic pollutant molecules. In this study, a novel graphene oxide (GO)/geopolymer composite membrane with superhydrophilic and underwater superoleophobic characteristics was prepared by dipping a mixed slurry of GO and fly ash-based geopolymer onto a stainless steel mesh via a facile self-assembly process. The results show that GO could adjust the hydrophilicity and water flux of composite membranes. The composite membrane containing 0.4 wt% GO (4GO/GCM) had the best hydrophilic, water flux of 1363 kg/(m²·h), and high separation efficiencies (≥98.2%) for oil-water mixtures and oil-in-water emulsions under gravity-driven. In addition, the 4GO/GCM sample exhibited excellent stability under harsh conditions, including hot water and strong acid, alkali, and salt solutions. Importantly, the sample derived from fly ash exhibited unique photocatalytic degradation performance for organic dye molecules under simulated solar-light irradiation. Thus, it is believed to this strategy has substantial potential for high-value utilization of fly ash and the sustainable treatment of oily and dye wastewater.     

Fabrication of a superhydrophilic/underwater superoleophobic stainless steel mesh for oil/water separation with ultrahigh flux

Because of the increasing amount of oily wastewater produced each day, it is important to develop superhydrophilic/underwater superoleophobic oil/water separation membranes with ultrahigh flux and high separation efficiency. In this paper, a superhydrophilic/underwater superoleophobic N-isopropylacrylamide-coated stainless steel mesh was prepared through a simple and convenient graft polymerization approach. The obtained mesh was able to separate oil/water mixtures only by gravity. In addition, the mesh showed high-efficiency separation ability (99.2%) and ultrahigh flux (235239 L∙m^–2∙h^–1). Importantly, due to the complex cross-linked bilayer structure, the prepared mesh exhibited good recycling performance and chemical stability in highly saline, alkaline and acidic environments.     

界面聚合技术制备分离膜的研究进展

界面聚合技术具有许多优良性能，如反应条件温和、可控性强、可以实现自封闭和自终止等，被广泛应用于分离膜制备中。本文阐述了界面聚合技术的原理，详细介绍了界面聚合在膜分离中的应用情况，包括纳滤膜、反渗透膜和气体分离膜，并综述了界面聚合技术在微胶囊、导电聚合物、纤维材料等方面的应用现状。最后，对界面聚合技术制备分离膜的研究前景进行了展望。     

基于多巴胺亲水改性下Janus膜的制备及其油水乳液分离

目前用于处理含油废水的特殊润湿材料通常分为去油型和去水型,其仅局限分离单一乳液。本文基于多巴胺改性的聚偏氟乙烯（PVDF）膜,通过交替浸渍工艺和无纺布剥离,制备了具有不对称润湿性的Janus膜。通过调整交替次数以及剥离无纺布,可分别获得超亲水/水下超疏油的表面以及超疏水/超亲油的底面,水/水下油接触角（CA）差异高达150°。基于Janus膜的非对称润湿性,仅通过切换跨膜方向,对表面活性剂稳定的水包油（O/W）和油包水（W/O）乳液渗透通量高达367L/(m²·h)和1729L/(m²·h),其中水包油渗透液化学需氧量（COD）符合石油化工排放标准,油包水渗透液中水含量小于80mg/L,实现了对O/W和W/O乳液的高效分离。此外,Janus膜在牛血清蛋白（BSA）溶液分离过程中表现出理想的防污性能和可重复使用性。     

双膜组件及耦合工艺的研究与应用进展

气体膜分离技术受到工业化膜材料性能的限制，往往不能同时达到生产过程对选择性和渗透性的要求。双膜组件是将两种气体渗透性能不同甚至相反的膜材料集成到一个组件中，可以很好地弥补膜材料自身选择性差以及渗透速率低的缺陷。首先介绍了双膜组件的研究进展，回顾了双膜组件从产生到发展几个主要研究团队的贡献。随后，介绍了双膜组件强化传质和分离的特点，展示了双膜组件降低膜两侧浓差极化的基本原理，分析了流动形式对组件分离效率的影响。接着借助实例对基于双膜组件的双膜+吸收、双膜+反应和双膜+冷凝+精馏的3种耦合流程工艺进行了详细阐述。最后对双膜组件的研究和工业应用进行了展望，指出通过与其他分离方法进行耦合双膜组件在石油化工、天然气工业等领域已经显现出一定的潜力和独特的优越性，提出双膜组件的研究还处于发展阶段，需要加强膜组件分离序列及操作条件方面的实验研究。     

纳滤膜分离技术及其进展

纳滤技术是一种介于超滤和反渗透之间的新型分离技术。作者介绍了纳滤膜的特性及其独特的分离特点。高分子纳滤膜的几种主要制备方法的制备原理、制备要点,国内外纳滤膜在生产研究方面的进展,以及当前已商品化的几种主要的纳滤膜的材质。最后简单介绍了纳滤膜在水处理、食品、生化、医药、染料和化工等领域的应用进展,指出今后的发展将着重于传质机理、新的膜材料及集成工艺开发等方面。     

金属有机骨架/聚酰胺薄层纳米复合膜的研究进展

相较于传统聚酰胺薄层复合（TFC）膜,金属有机骨架/聚酰胺薄层纳米复合（TFN）膜得益于MOFs材料的高比表面积、有序可控的孔隙结构、良好的聚合物相容性和可定制的化学功能,展现出更高的渗透选择性,在工业应用中显示出巨大的分子和离子分离潜力。本文首先简述了MOFs聚酰胺复合膜的研究背景,然后从MOFs材料的特性和MOFs聚酰胺复合膜的制备策略两个方面出发,总结了MOFs聚酰胺膜研究的最新进展。讨论了MOFs的物化特征在TFN膜的微观结构和分离性能中起的作用;介绍了MOFs聚酰胺复合膜的制备策略,重点对MOFs负载方法及效率进行了分析。最后简述了MOFs聚酰胺复合膜在气、液体系分离中的应用;对MOFs聚酰胺膜在应用过程中的稳定性问题进行了分析,并对未来MOFs聚酰胺复合膜优化MOFs负载和功能性设计的研究进行了展望。     

水处理工业中超滤膜应用的问题探讨

简单介绍了超滤膜和超滤过程,总结了在水处理工业上的应用。比较了各种膜材料的性能,并着重论述了水处理工业应用中应注意和考虑的问题:超滤膜的选择、超滤操作条件的选择、超滤膜的浓差极化和污染与处理对策。     

膜蒸馏技术研究及应用进展

膜蒸馏作为一种新型分离技术,具有操作温度低、设备简单、脱盐率高等特点,在海水淡化、苦咸水脱盐、果汁浓缩等过程具有良好的应用前景。本文简述了膜蒸馏的工作原理、特点和膜材料的制备方法,指出当前膜材料的研究方向。综述了直接接触式、气隙式、真空式和气扫式4种基本膜蒸馏形式和几种改进的膜蒸馏形式的传热传质原理、研究现状和发展方向。重点介绍了可再生能源以及工业低温余热驱动膜蒸馏的技术特点、研究现状和应用,包括太阳能光伏/光热驱动膜蒸馏技术、太阳能热泵耦合驱动膜蒸馏技术、太阳池膜蒸馏技术、地热能梯级利用驱动膜蒸馏技术和低温余热驱动膜蒸馏技术等,并指出其发展方向。最后,探讨了膜蒸馏技术亟待研究和解决的问题,为该技术的进一步发展提供参考。