DOI:10.1016/j.psep.2020.10.015

本工作在半工业规模下，研究了作为聚结过滤器的不同聚合物纳米纤维及其类型对从含油废水中分离出次级油乳液的影响。用聚苯乙烯（PS）、聚丙烯腈（PAN）和聚酰胺6（PA6）在聚酯（PET）非织造基材上进行静电纺丝。这些纳米纤维是在不同纺丝时间下制备的。在对过滤变量进行分析的基础上设计了该过滤系统。通过将纳米纤维层添加到非织造基材中，所有样品的压降和聚结过滤效率均有所提高。相同条件下，在聚酯非织造布基材上静电纺丝不同聚合物20分钟所得的三种纳米纤维聚结过滤器（如两层PET和一层PAN，两层PET无纺布和一层PA6，两层PET和一层PS）的分离效率分别为89.3％、83.3％和69.8％，对于空白样品（非织造聚酯），该值为60.6％。因此，选择两层PET非织造布和一层PAN的混合物作为合适的过滤器。使用该聚结过滤器，发现其COD明显降低。该过滤系统减少了油类污染物排放到环境中的潜在风险。

图1.静电纺丝装置的示意图。

图2.聚结过滤组件的示意图。

图3.（A）PET（B）PP无纺布的SEM图像。

图4.聚结过滤器（A）两层系统（B）三层系统中纳米纤维与非织造层结合的示意图。

图5.PAN纳米纤维层的SEM图像，静电纺丝20分钟，A）横截面，B）表面形态。

图6.不同放大倍数（1000X和20000X）下电纺纳米纤维层的SEM图像，A和B）PAN纳米纤维层，C和D）PA6纳米纤维层，E和F）PS纳米纤维层。

图7.改性PS纳米纤维层的SEM图像：A）2分钟静电纺丝，1000X；B）2分钟静电纺丝，20000X。

图8.包含PAN纳米纤维的三层过滤器中的压降变化。

图9.过滤测试后，仪器内部纳米纤维层的图像：A，B）1PET1PAN20样品，C）1PET1PAN25和D）1PET1PAN50。

图10.不同类型过滤器的分离效率。

图11.（A）两层和三层过滤器的压降随时间变化的比较，（B）两层和三层过滤器的分离效率。

图12.（A）PAN纳米纤维层，（B）PA6，（C）未改性PS，（D）改性PS的FTIR。

图13.不同聚合物表面上的去离子水和二极管-甲烷图，A）PAN膜表面上的水滴。B）PAN膜表面上的二极管-甲烷液滴。C）PA6薄膜表面上的水滴。D）PA6薄膜表面上的二极管-甲烷液滴。E）PS膜表面上的水滴。F）PS膜表面上的二极管-甲烷液滴。

图14.乳剂中油滴的激光粒度分析比较，A）进料乳剂和处理过的乳剂中油滴的尺寸分布，B）不同样品乳剂中油滴尺寸的累积分布图。

图15.用2PET1PAN20过滤的倾析器中分离出的煤油层的照片。

图16.用2PET1PAN20过滤的倾析器中分离出的原油层的图像。

图17.过滤后沉淀池表面上分离出的原油层。

图18.进料乳液和过滤后样品的比较。

图19.在各种污染物过滤中3层过滤器2PET1PAN20的压降随时间的变化。

图20.过滤250L乳液后纳米纤维过滤层的图像。