DOI: 10.1016/j.cherd.2021.05.004
多种材料可用于膜的制备,为通过膜技术进行高效的废水处理奠定了基础。聚合物膜在处理含油废水时具有结垢倾向高的缺点,从而降低了膜通量。在这项研究中,使用聚多巴胺(PDA)涂层进行简单的表面修饰,并结合静电纺丝技术在疏水性商用聚偏氟乙烯(PVDF)膜上形成了一层附加涂层,从而为油水分离提供了亲水性表面和防垢性。通过长达12h的沉积,用PDA对孔径为0.22μm的PVDF微滤膜进行表面修饰。在修饰的聚多巴胺膜上静电纺丝一层聚乙烯吡咯烷酮-co-聚甲基丙烯酸甲酯(PVP-co-PMMA)。与市售的PVDF微滤膜相比,经修饰的膜具有亲水性表面、较高的净水通量,并且减轻了乳液过滤过程中的结垢。经过简单修饰形成的多层膜在清洗后的净水通量增加至原先的4倍。
图1.静电纺丝系统图像:(a)高压电源,(b)注射泵和(c)旋转收集器。
图2.膜表面的SEM图像(15kV和x6000):(a)清洁的PVDF对照膜,(b)清洁的PDA修饰PVDF膜,(c)清洁的PDA/PVP-co-PMMA电纺层修饰PVDF膜—缩小(15kV和x1000);膜横截面的SEM图像(15kV和x1000):(d)清洁的PVDF对照膜,(e)清洁的PDA修饰PVDF膜,以及(f)清洁的PDA/PVP-co-PMMA电纺层修饰PVDF膜。
图3.(a)PVDF对照膜,(b)PDA修饰PVDF膜和(c)DA粉的ATR-FTIR。
图4.PVDF对照膜和聚多巴胺修饰PVDF膜的ζ电位。
图5.PVDF对照膜、聚多巴胺修饰PVDF膜和PDA/PVP-co-PMMA电纺层修饰PVDF膜的吸水率。
图6.PVDF对照膜、多巴胺修饰膜以及多巴胺和PVP-co-PMMA电纺层修饰膜的净水渗透性和保油性。
图7.PVDF对照膜、多巴胺修饰膜以及多巴胺和PVP-co-PMMA电纺层修饰膜的油乳液通量。
图8.经过物理和化学清洁的PVDF对照膜、多巴胺修饰膜以及多巴胺和PVP-co-PMMA电纺层修饰膜的净水渗透性。
图9.膜表面的SEM图像(15kV和x6000):(a)污染的PVDF对照膜,(b)清洁的PVDF对照膜,(c)污染的PDA修饰PVDF膜,(d)清洁的PDA修饰PVDF膜,(e)污染的PDA/PVP-co-PMMA电纺层修饰PVDF膜,(f)清洁的PDA/PVP-co-PMMA电纺层修饰PVDF膜。所有的污染膜均在清洁程序(物理和化学)之前获得,而清洁膜则在清洁程序之后获得。
图10.膜横截面的SEM图像(15kV和x6000):(a)污染的PVDF对照膜,(b)清洁的PVDF对照膜,(c)污染的PDA修饰PVDF膜,(d)清洁的PDA修饰PVDF膜,(e)污染的PDA/PVP-co-PMMA电纺层修饰PVDF膜,(f)清洁的PDA/PVP-co-PMMA电纺层修饰PVDF膜。所有的污染膜均在清洁程序(物理和化学)之前获得,而清洁膜则在清洁程序之后获得。