油水分离简介及应用
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 直径小，由这些结构组 成的膜既可以具有可调 节的有效孔径，又可以 在纳米尺度上具有超薄 的活性分离层
Nature. NPG Asia Materials (2014) 6, e101; doi:10.1038/am.2014.23
研究背景
纤维基膜的分类
优点
多种纤维素可以选择 产生的孔洞可以选择性分离油水混合物 比表面积大有利于微尺度或纳米尺度粗糙 度结构的构建和润湿性改性
超亲水/水下超疏油润湿性
油滴定向（头→尾）滚动 油接触角（OCA）高达156.1±1.8°
软光刻合成鳕鱼皮肤的复制表面
Adv. Funct. Mater., 24 (2014), pp. 809-816
Janus润湿性
制备流程
PANEN侧 高效水包油乳液分离 CNT侧 高效油包水乳液分离
Carbon, 115 (2017), pp. 477-485
2014年 Cortese等 制备了一种类金刚石碳涂层棉织物膜
图（a）原始的； （b）10min氧气等离子体处理； （c）类金刚石碳涂层沉积后的棉织物纤维
1 氧气等离子体处理 2 类金刚石碳涂层的沉积
J. Mater. Chem. A 2 (2014) 6781–6789.
静电纺丝纤维膜
J. Mater. Chem. A 2 (2014) 10137–10145.
增加低表面能表面的粗糙度 降低粗糙表面的表面能
超疏水/超亲油特性
两步法溶胶凝胶法制晶种膜 优先C轴取向
一步法制造超疏水纤维素/ 双氢氧化物（LDH）层状膜
分层粗糙结构
J. Am. Chem. Soc., 126 (2004), pp. 62-63 Chem. Eng. J., 328 (2017), pp. 117-123
智能润湿性
CO2作为触发剂来调节表面超亲油 性和超疏油性
适用于己烷、石油醚、正庚烷等
Angew. Chem. Int. wenku.baidu.comd., 54 (2015), pp. 8934-8938
03 分 类 及 合 成 方 法
纤维基膜
01 金属网状膜 02 碳纳米管膜 03 氧化物纤维膜
01 自然纤维基膜 02 静电纺丝纤维膜
02 原位燃烧、化学分散剂和化学固化
03 微生物降解含油废水中的碳氢化合物
04 选择不同的过滤膜选择性分离混合物
膜分离 技术
生物 方法
01 环境友好，常温操作 膜分离优点 02 简单易操作
03 选择性多，可以分离复杂的油水混合物
研究背景
膜分离的工作原理
根据表面孔径分类
M. Padaki et al. / Desalination 357 (2015) 197–207
Chemical Engineering Journal 364 (2019) 292–309
02 纤维基膜在油/水分 离中的优异性能
纤维基膜特性
超疏水/超亲油特性
高静态水接触角（> 150°） 和低滑动角（<10°）
Janus润湿性
广义的Janus膜：膜两侧具有不同性质 的分离膜 狭义的Janus膜：必须要求膜两侧有着 相反的性质。
04 总结展望
总结展望
03 02
01
厚度，润湿性，孔径，分离效率和分离助熔剂之 间的关系是需要解决的重要问题
处于实验阶段，推广到实际应用
纤维基材的机械稳定性较差 重油对分离材料的污染
Thank You！
点击添加标题
您的内容打在这里，或通过复制文本后在此选择 粘贴，并选择只保留文字。
研究背景
根据膜分离材料的组成，可分为三大类：
聚合物主导的 过滤膜
• 聚合物一般为聚偏氟乙 烯(PVDF)、聚砜
• 大多数聚合物是亲油性， 造成膜污染
陶瓷过滤膜
• 较高的化学稳定性、热 稳定性和机械稳定性， 适合在腐蚀性、高温等 恶劣环境中使用
• 孔径限制
纳米材料的超 薄过滤膜
• 碳纳米管、纳米线、纳 米纤维
超亲水/水下超 疏油润湿性
超亲水性显示出与超疏水相反的润 湿现象，是由Toto有限公司研究所 于1955年发现的。
智能润湿性
润湿性可控的智能表面在外部条件 （光照、电场、热等）的刺激下，润 湿特性可发生可逆转变。
Lotus Effect
荷叶的特殊超疏水性：
低表面自由能的蜡层 分层粗糙结构
制造超疏水表面方法：
2023最新整理收集 do something
用于油水分离的超润湿纤维膜 的设计和制造
A
目录 B
CONTENTS C
D
研究背景 性能表征 合成工艺 总结展望
01 研 究 背 景
研究背景
原油泄漏
工业加工产生 的含油废水
淡水短缺
研究背景
机械 方法
化学 方法
01
油栅、撇油器、屏障以及天然和合成的吸 收体构成了一个典型的机械清理系统
金属网状膜
图.金属网状膜的SEM图像
2004年 Lei Jiang 首次制备油水分离金属网状膜
01 制备乳液
聚四氟乙烯 胶粘剂(聚醋酸乙烯酯） 分散剂(聚乙烯醇） 表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠） 去离子水
(30 wt%) ( 10 wt%) ( 8 wt%) ( 2 wt%) ( 50 wt%)
02 乳液喷涂
均匀喷涂在不锈钢基板上（干燥压缩空气，0.6MPa）
03 加热分解
烘箱 350℃ 30min
Angew. Chem. Int. Ed. 116 (2004) 2046–2048.
碳纳米管膜
图. SEM图像
2013年 Zhun Shi 成功制备超薄自支撑多壁碳纳米管网络膜
1 碳纳米管分散液
[多壁碳纳米管粉，甘油，κ卡拉胶，3-(N, N -二甲 基芳基胺)-丙磺酸盐，去离子水 ] 混合、离心取上 清液
2 抽滤
3 分离-利用丙酮溶解MCE滤膜
图. 宏观图像
Adv. Mater. 25 (2013) 2422–2427.
氧化物纤维膜
2013年 Zhou等 成功制备纳米ZrO2包覆商用Al2O3微滤膜
图. TEM图像
Separ. Purif. Technol. 75 (2013) 243–248.
自然纤维基膜
Nature. NPG Asia Materials (2014) 6, e101; doi:10.1038/am.2014.23
研究背景
纤维基膜的分类
优点
多种纤维素可以选择 产生的孔洞可以选择性分离油水混合物 比表面积大有利于微尺度或纳米尺度粗糙 度结构的构建和润湿性改性
超亲水/水下超疏油润湿性
油滴定向（头→尾）滚动 油接触角（OCA）高达156.1±1.8°
软光刻合成鳕鱼皮肤的复制表面
Adv. Funct. Mater., 24 (2014), pp. 809-816
Janus润湿性
制备流程
PANEN侧 高效水包油乳液分离 CNT侧 高效油包水乳液分离
Carbon, 115 (2017), pp. 477-485
2014年 Cortese等 制备了一种类金刚石碳涂层棉织物膜
图（a）原始的； （b）10min氧气等离子体处理； （c）类金刚石碳涂层沉积后的棉织物纤维
1 氧气等离子体处理 2 类金刚石碳涂层的沉积
J. Mater. Chem. A 2 (2014) 6781–6789.
静电纺丝纤维膜
J. Mater. Chem. A 2 (2014) 10137–10145.
增加低表面能表面的粗糙度 降低粗糙表面的表面能
超疏水/超亲油特性
两步法溶胶凝胶法制晶种膜 优先C轴取向
一步法制造超疏水纤维素/ 双氢氧化物（LDH）层状膜
分层粗糙结构
J. Am. Chem. Soc., 126 (2004), pp. 62-63 Chem. Eng. J., 328 (2017), pp. 117-123
智能润湿性
CO2作为触发剂来调节表面超亲油 性和超疏油性
适用于己烷、石油醚、正庚烷等
Angew. Chem. Int. wenku.baidu.comd., 54 (2015), pp. 8934-8938
03 分 类 及 合 成 方 法
纤维基膜
01 金属网状膜 02 碳纳米管膜 03 氧化物纤维膜
01 自然纤维基膜 02 静电纺丝纤维膜
02 原位燃烧、化学分散剂和化学固化
03 微生物降解含油废水中的碳氢化合物
04 选择不同的过滤膜选择性分离混合物
膜分离 技术
生物 方法
01 环境友好，常温操作 膜分离优点 02 简单易操作
03 选择性多，可以分离复杂的油水混合物
研究背景
膜分离的工作原理
根据表面孔径分类
M. Padaki et al. / Desalination 357 (2015) 197–207
Chemical Engineering Journal 364 (2019) 292–309
02 纤维基膜在油/水分 离中的优异性能
纤维基膜特性
超疏水/超亲油特性
高静态水接触角（> 150°） 和低滑动角（<10°）
Janus润湿性
广义的Janus膜：膜两侧具有不同性质 的分离膜 狭义的Janus膜：必须要求膜两侧有着 相反的性质。
04 总结展望
总结展望
03 02
01
厚度，润湿性，孔径，分离效率和分离助熔剂之 间的关系是需要解决的重要问题
处于实验阶段，推广到实际应用
纤维基材的机械稳定性较差 重油对分离材料的污染
Thank You！
点击添加标题
您的内容打在这里，或通过复制文本后在此选择 粘贴，并选择只保留文字。
研究背景
根据膜分离材料的组成，可分为三大类：
聚合物主导的 过滤膜
• 聚合物一般为聚偏氟乙 烯(PVDF)、聚砜
• 大多数聚合物是亲油性， 造成膜污染
陶瓷过滤膜
• 较高的化学稳定性、热 稳定性和机械稳定性， 适合在腐蚀性、高温等 恶劣环境中使用
• 孔径限制
纳米材料的超 薄过滤膜
• 碳纳米管、纳米线、纳 米纤维
超亲水/水下超 疏油润湿性
超亲水性显示出与超疏水相反的润 湿现象，是由Toto有限公司研究所 于1955年发现的。
智能润湿性
润湿性可控的智能表面在外部条件 （光照、电场、热等）的刺激下，润 湿特性可发生可逆转变。
Lotus Effect
荷叶的特殊超疏水性：
低表面自由能的蜡层 分层粗糙结构
制造超疏水表面方法：
2023最新整理收集 do something
用于油水分离的超润湿纤维膜 的设计和制造
A
目录 B
CONTENTS C
D
研究背景 性能表征 合成工艺 总结展望
01 研 究 背 景
研究背景
原油泄漏
工业加工产生 的含油废水
淡水短缺
研究背景
机械 方法
化学 方法
01
油栅、撇油器、屏障以及天然和合成的吸 收体构成了一个典型的机械清理系统
金属网状膜
图.金属网状膜的SEM图像
2004年 Lei Jiang 首次制备油水分离金属网状膜
01 制备乳液
聚四氟乙烯 胶粘剂(聚醋酸乙烯酯） 分散剂(聚乙烯醇） 表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠） 去离子水
(30 wt%) ( 10 wt%) ( 8 wt%) ( 2 wt%) ( 50 wt%)
02 乳液喷涂
均匀喷涂在不锈钢基板上（干燥压缩空气，0.6MPa）
03 加热分解
烘箱 350℃ 30min
Angew. Chem. Int. Ed. 116 (2004) 2046–2048.
碳纳米管膜
图. SEM图像
2013年 Zhun Shi 成功制备超薄自支撑多壁碳纳米管网络膜
1 碳纳米管分散液
[多壁碳纳米管粉，甘油，κ卡拉胶，3-(N, N -二甲 基芳基胺)-丙磺酸盐，去离子水 ] 混合、离心取上 清液
2 抽滤
3 分离-利用丙酮溶解MCE滤膜
图. 宏观图像
Adv. Mater. 25 (2013) 2422–2427.
氧化物纤维膜
2013年 Zhou等 成功制备纳米ZrO2包覆商用Al2O3微滤膜
图. TEM图像
Separ. Purif. Technol. 75 (2013) 243–248.
自然纤维基膜