参 考 文 献 22

致谢 24

1 前言 

1。1 膜材料综述 

一般情况下，我们把膜[1]理解为可以把不同的两相有选择分离的筛子。膜的形态具有 多样性，可以是气态、液态、固态等。同时，膜可以作为一相单独存在，也可以是两相或 者多相复合。膜的截留机理，随着膜的结构不同而发生变化。微滤膜[2]作为压力驱动膜， 其过滤过程便是流体流过膜管时，因为静压差的推动，根据膜对被分离颗粒的尺寸选择性， 将某些孔径比膜孔尺寸大的大分子溶质或微粒截持，同时使某些孔径比膜孔尺寸小的小分 子溶质和粒子透过膜。微滤的基本原理虽然和常规粗滤原理相同，但微滤膜所过滤的颗粒 尺寸更小，效率更加高，而且过滤稳定性更好。微滤膜具备较整齐和均一的多孔结构，是 绝对过滤介质、过滤的精度高、耐热性好、耐有机溶剂、厚度较薄、机械强度高、耐老化、 吸附少、孔隙率和纯水通量大、基本无二次污染等优点，但是又具有微粒容量较小、容易 堵塞、投资费用大等缺点。对于微滤膜，通常认为是膜的内部膜孔截留和表面截留来实现分离效果。截留有以下 三种方式[3,4]：（1）机械截留 即指与孔径相当或者比孔径略大的颗粒完全截留在膜孔外;（2）吸附截留 即指颗粒通过化学吸附与电性能的影响吸附在膜孔壁，从而使膜孔截留部分细小微粒;（3）架桥截留 即指颗粒不完全堵塞膜孔，而是形成类似滤饼的截留，这种 截留一定程度上会提高膜的分离效果即过滤的颗粒变得更小，同时增加膜内阻力，致使纯 水通量下降。微滤膜的在污水净化应用方面越来越广泛，但是在含油废水的应用中，出现了油滴大 量吸附在膜表面降低膜分离效率的问题，为提高膜的分离效率，采用纳米氧化钛改性市售 氧化铝微滤膜的方法，来增强膜的亲水憎油效果，可以有效减小油滴在膜表面的粘附，从 而获得更好的分离效果。

1。2 含油废水 

含油废水是一类常见的环境污染，其呈透明状，能和水构成乳化油。含油废水来源及 其广泛，主要来源于石油化工炼油厂排放的含油废水，炼钢厂、机器加工产业和金属表面 处理涂层、餐饮业和食品加工产业、造船和拆船厂等排放的含油废水[5,6,7]。根据油水的来 源和油与水的结合方式，可以把油物分为以下几种不同的形式：浮油、分散油、乳化油、 溶解油、油—固相

1。3 膜污染概述 

膜污染[8,9]是指在物理、化学作用下，膜表面或膜孔道截留料液中的大分子溶质、微 粒、胶体颗粒等，从而造成膜纯水通量下降、膜截油率变化的过程。膜污染通常分为两大 类即物理污染以及化学污染，物理污染是指微粒堵塞在膜表面或膜孔道并且造成沉积，这 与膜表面的粗糙度、颗粒粒径大小、膜结构等性质有关；化学污染是指膜表面吸附，膜的 表面张力与膜面电荷会影响膜污染程度。此外，原料液的性质（例如原料液的 pH 值以及 原料液中颗粒分布等）、膜分离的操作条件都会对膜污染的形成造成不同的影响。 

1。3。1 膜污染原因 

1）膜孔堵塞

根据截留机理的差异，膜孔堵塞具有以下三种典型：机械堵塞、吸附堵塞、架桥堵塞。 因为不同的膜结构具有不同的截留机理[10,11]，所以膜结构对于膜污染的类别有重大影响。 对称的膜结构，由于弯曲孔道表面的开口相对于内部的孔道略大，所以通过表面孔道的颗 粒会被截留在膜中，就会造成膜孔堵塞。此类膜污染可以通过原料液的预处理[12]来达到 控制膜污染的大小，为了减小膜污染，我们可以适当调节原料液的 pH 值或者添加絮凝剂 的方法，事先处理掉原料液中容易堵塞膜孔的微粒。Lahiere 和 Goodboy[13]在利用无机膜 分离石油化工厂排出的含油废水时，由于添加碱性物质增大原料液的 pH 值，使得原料液 中的重金属离子形成氢氧化物而沉淀除去，从而大大增加膜的纯水通量、膜的选择性和减 少膜污染。Chen、Flynm 和 Cook[14]在处理油田排放的含油废水时，在原料液中添加絮凝 剂，使得原料液中一部分的悬浮颗粒和乳化油聚集，从而阻止细小颗粒填补到膜孔内造成 污染。