當萬噸原油泄漏染黑蔚藍海洋，如何高效處理含油廢水？華僑大學(xué)團隊在《化學(xué)科學(xué)與工程前沿》發(fā)布創(chuàng)新成果，其研發(fā)的TiO2@MCC改性PA6復(fù)合膜，對含表面活性劑的油水乳液分離效率達96%，循環(huán)使用50次后性能仍保持93%，為海洋生態(tài)保護裝上“分子級凈水器”。

從“堵不住”到“一網(wǎng)打盡”：微晶纖維素破解膜污染困局
傳統(tǒng)油水分離膜易被油污堵塞，如同漁網(wǎng)粘滿油脂喪失過濾能力。研究團隊受荷葉超親水特性啟發(fā)，以尼龍PA6為基底，結(jié)合微晶纖維素（MCC）的成膜能力和二氧化鈦（TiO2）的光催化特性，構(gòu)建出“納米級篩網(wǎng)”。通過離子液體溶劑將MCC與TiO2均勻涂覆在PA6表面，形成微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。實驗顯示，改性后膜材料水下油接觸角從131.6°躍升至179.6°，油滴黏附力降低98%，如同為分離膜穿上“防污盾甲”。

“雙劍合璧”效應(yīng)：通量較傳統(tǒng)膜提升5倍
技術(shù)突破藏在材料協(xié)同中。MCC憑借豐富的羥基形成水合層，如同“分子海綿”阻隔油污接觸；TiO2納米顆粒則像“光觸媒清潔工”，在紫外線下分解殘留有機物。對比測試顯示，改性膜對含十二烷基硫酸鈉（SDS）的油水乳液通量達4533 L·m?2·h?1·bar?1，較普通PA6膜提升5.2倍，分離時間縮短80%。拉曼光譜證實，膜表面石墨化程度提升12%，形成更穩(wěn)定的抗污屏障。

極端環(huán)境挑戰(zhàn)：酸堿浸泡36小時“紋絲不動”
研究設(shè)置三重嚴苛驗證：將復(fù)合膜浸泡在pH=3的酸性溶液和pH=12的堿性溶液中36小時。結(jié)果顯示，改性膜水下油接觸角仍保持150°以上，酸性環(huán)境下分離效率僅下降1.5%，堿性環(huán)境下通量損失不足7%。掃描電鏡觀測顯示，經(jīng)歷酸堿腐蝕后膜孔結(jié)構(gòu)完整，TiO2顆粒未出現(xiàn)脫落，如同“納米樂高”經(jīng)受住化學(xué)風(fēng)暴考驗。

綠色凈水革命：單張膜年處理萬噸廢水
以10萬噸級油污水處理廠測算，采用新膜技術(shù)可減少化學(xué)藥劑使用量35%，能耗降低40%。目前該技術(shù)已在福建某石化企業(yè)完成中試，單張膜片連續(xù)運行50次后通量仍達3100 L·m?2·h?1·bar?1，使用壽命較傳統(tǒng)膜延長3倍。分離后的水中油含量低于10ppm，達到國家一級排放標準。

正如論文通訊作者胡鵬程所述：“當納米材料學(xué)會‘分工協(xié)作’，黑色油污也能變回清澈水流?！边@項突破不僅攻克工業(yè)廢水處理難題，更為海上溢油應(yīng)急、餐廚廢油回收提供了高效解決方案。

來源: 化學(xué)工程前沿FCSE