聚偏氟乙烯的疏水性较强是由于它的表面能极高,这使它成为膜蒸馏、脱附及气体吸附[[[] Lau W J, Ismail A F。 Theoretical studies on the morphology and electrical properties of blended PES [J]。 Journal of Membrane Science, 2009, 334(1-2): 30-42。]]等非水体系分离过程的理想用膜。但是膜材料本身的疏水性经常导致膜污染以及通量下降等问题,这成为膜技术在实际应用中最大的障碍[[[] Loukidou M X, Zouboulis A I。 Comparison of two biological treatment processes using attached growth biomass of sanitary landfill leachate treatment[J]。 Environmental Pollution, 2001, 111(2): 273-281。]]。制约膜技术发展的难题之一便是膜污染问题,膜污染导致分离效果降低,通量下降,使用寿命缩短[[[] 乔建明, 康永。 改性聚偏氟乙烯膜污染清洗技术及发展趋势[J]。 清洗世界, 2014, 30(5): 25-32。]]。
1。1。2 膜的亲水改性及研究现状
1。1。3 膜分离技术及相转化法
以具有选择透过性的半透膜为分离介质,在膜的两边施加一个推动力(如压力差、浓度差或电位差等),使膜原料侧的组分选择性地透过膜,来达到分离提纯的目的,这个过程叫做膜分离。膜上游是膜的原料侧,膜下游为透过侧。膜分离技术可以分为微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)和电渗析(ED)等。
相转化是以某种控制方式使聚合物从液态转变为固态的过程,这种固化过程往往是由于一个均相液态变成两个液态(液液分层)而引发的。当分层达到一定程度时,其中一个液相(高聚物浓度高的相)发生固化而形成固体本体,通过控制相转化的初始阶段,控制膜的形态,便形成多孔膜或无孔膜(致密膜)[[[] 车璇, 王磊, 孟晓荣,等。 复合稀释剂法制备聚偏氟乙烯超滤膜[J]。 水处理技术, 2013, 39(7): 53-72。]]。
相关的膜制备方法有溶剂蒸发(干法)、热致相分离法、非溶剂相转化法(L-S法)[[[] 张文娟, 王磊, 孟晓荣, 王旭东, 吕永涛。 γ-BL/TEP混合溶液对PVDF膜结构和性能的影响[J]。 水处理技术,2013, 39(10): 40-49。]]、湿法相转化法[[[] 崔东胜, 杨振生, 王志英, 李凭力。 有机-无机杂化超滤膜的研究进展[J]。 水处理技术, 2008, 34(10): 1-5。]-[[] 王志英, 倪志华, 李建林, 等。 制膜基底对非溶剂致相转化法PVDF膜结构与性能的影响[J]。 工程塑料应用, 2011, 39(8): 27-31。]]等。其中,干法是相转化法中最古老的方法。热致相分离法能够适用于许多从前由于溶解度差异而不能以相转化法制膜的聚合物,是聚合物分离膜制备技术的一大进展。L-S法是将高分子铸膜液浸没在非溶剂凝固浴中制成非对称膜的方法。聚合物在高分子铸膜液和非溶剂(一般为水或水溶液)接触的瞬间快速析出,形成极薄的致密皮层,它阻止了水的迅速深入,多孔层因此在致密皮层下成形。分离层厚度为:0。1~1 m,将膜的渗透通量比均质膜提高了1~2个量级,这是分离膜发展的里程碑。此法制得的分离膜的最终结构及性能基本取决于高分子铸膜液的热力学状态和凝胶相分离的动力学过程。
膜分离技术正处于发展之中,目前还存在着许多问题。如何将膜分离技术同传统的分离技术相融合,发展一系列新的膜过程、膜反应过程,特别是无机膜和无机膜反应器,是当今世界各国有机膜需要迫切解决的难题。
1。2 改性凹凸棒土
凹凸棒土(Attapulgite,ATP)是一种含水的层链状镁铝型硅酸盐矿物[[[] 李鹤, 王文娟, 任雪峰, 宋海, 王永生。 有机化凹凸棒对刚果红的吸附性能[J]。 河西学院学报, 2012, 28(2): 83-89。]],其理想结构式为Mg5(Si8O20)(OH)2(OH)4·4H2O[[[] 宋燕, 王海玲, 朱兆连, 孙进。 有机改性凹凸棒土的制备表征及其对4-氯苯酚的吸附[J]。 环境工程学报, 2012, 6(12): 4482-4486。]],具有特殊的晶体形态、优良的表面化学活性和吸附性能[[[] 罗士平, 谢爱娟, 柳涛, 葛寒砺, 顾晓刚, 王留记, 周文挺。 凹凸棒土的改性及其吸附2,2'-二硝基联苄废水的研究[J]。 工业用水与废水, 2012, 43(4): 51-79。]]。但凹凸棒土原土含有较多杂质,这削弱了其整体的物化性能,并且由于天然凹凸棒土表面的硅氧结构具有强亲水性,其对有机污染物的吸附性能较弱,往往将其进行适当的改性后再进行使用[[[] 赵彦钊, 张亚莉, 王兰。 不同有机离子表面活性剂改性蒙脱土结构与性能比较[J]。 应用化学, 2013, 30(12): 1449-1452。]]。常用的改性凹凸棒土方法有酸改性、热改性、有机改性等。