含油廢水是指采油時伴隨著原油開采出的廢水，其油質(zhì)量濃度一般為5000-10000mg/L，通常有4種形態(tài)和狀態(tài)，即懸浮油、乳化油、分散油和溶解油。我國每年排放此類廢水高達(dá)幾億噸，若不有效處理將對生態(tài)系統(tǒng)及人體健康造成巨大危害。膜分離技術(shù)作為一種新型的流體分離技術(shù)，具有、節(jié)能、操作簡單等優(yōu)點，被譽為“21世紀(jì)的水處理技術(shù)"。運用膜分離技術(shù)來處理含油廢水，不僅可以有效降低含油率，同時對廢水的總有機碳量、總?cè)芙夤腆w量也有較高的去除率。PVDF是偏氟乙烯的均聚物，PVDF膜具有良好的物理化學(xué)性能，目前已逐漸應(yīng)用于油田廢水處理等領(lǐng)域。但由于PVDF在處理廢水時容易產(chǎn)生吸附污染，導(dǎo)致膜通量下降和使用壽命縮短，應(yīng)用上受到了限制。PVDF的改性方法主要為混改性和表面改性。 1、無機改性材料 納米粒子又稱超細(xì)微粒，粒徑通常在1-100nm。納米粒子表面曲率大，活化中心多，具有很強的耐磨性。將無機納米粒子摻雜到膜基材中，制備出有機-無機復(fù)合膜以提高膜的綜合性能，已成為膜技術(shù)工作者研究的熱點。無機納米粒子對膜性能的提高主要表現(xiàn)在：增強膜滲透蒸發(fā)過程中的傳質(zhì)，提高氣體分離的選擇性，提高膜的親水性和抗污染性以及增強膜的機械性能，從而zui終達(dá)到降低水處理能耗和成本。常用的改性納米材料包括碳材料、Ti02、Al2O3、SiO2等。 2、改性PVDF膜處理含油廢水 （1）處理含油廢水實例 在油田生產(chǎn)過程中，油田含油廢水主要來源于原油脫水站〔26〕。處理含油廢水的常用方法包括重力分離法、浮選法、混凝法、過濾法等。膜分離技術(shù)處理含油廢水是近年來發(fā)展起來的一種方法，其可根據(jù)廢水中油粒子的大小合理地確定膜截留分子質(zhì)量，且處理過程中一般無相變化，直接實現(xiàn)油水分離，處理效果好、能耗低，且二次污染小。 （2）膜污染形成原因 含油廢水主要來源于石油、化工、鋼鐵、焦化、煤氣發(fā)生站等工業(yè)部門。廢水中油類污染物質(zhì)除重焦油的相對密度為1.1以上外，其余的相對密度都小于1.鄭陽等認(rèn)為在油田采出廢水中，主要污染物包括酯、酚、脂肪酸等含氧有機化合物。 呂慧認(rèn)為膜污染主要包括堵塞污染(濾餅層)、不可逆吸附污染(吸附層)，以及由濃差極化形成的可逆污染(凝膠層)。孫鴻認(rèn)為造成膜污染的主要污染物是原油和無機鹽懸浮物，且?guī)д姷臒o機鹽離子與帶負(fù)電的油類等有機物發(fā)生作用形成鹽橋，使有機污染物與膜緊密結(jié)合在一起。在超濾膜處理油田采出水過程中，直徑大于膜孔徑的污染物直接附著在膜的表面，這種吸附力主要是范德華力。直徑與孔徑相近的污染物則由于壓力的作用楔在膜孔中，導(dǎo)致膜孔堵塞。在此基礎(chǔ)上，已經(jīng)覆蓋在膜上的這層緊密的油層又增加了膜面親油性，從而加速更多的油粒吸附在其表面，造成凝膠層厚度不斷增加，zui終形成穩(wěn)定的濃差極化層。總之，當(dāng)油田廢水一旦與PVDF膜接觸，膜污染問題隨即產(chǎn)生。在超濾膜處理含油廢水過程中，膜污染不僅會直接造成膜通量的下降，長時間的污染還會造成膜分離特性的劣化，縮短膜的使用壽命。 3、總結(jié) 大量已有研究表明，PVDF膜在處理含油廢水領(lǐng)域有著良好的效果。將納米材料摻雜到濾膜中，能有效提高膜的綜合性能。但對于不同納米材料添加的比例、添加時的外界條件等影響因素，研究者還在不斷摸索。納米材料改性PVDF超濾膜處理含油廢水還處在起始階段，如何將納米粒子良好地分散到有機聚合物中是當(dāng)前的首要任務(wù)。不少研究者對納米粒子進(jìn)行預(yù)處理，如氧化、功能化以增加其表面的含氧官能團，取得了很好的效果。此外，隨著納米材料領(lǐng)域的不斷發(fā)展，對新型納米粒子將有更大的選擇空間，復(fù)合膜的性能將更加全面和。可以預(yù)見，碳材料復(fù)合PVDF超濾膜將成為有機膜無機共混改性的未來方向。與此同時，對于膜污染中的污染物和污染機理分析目前還未有統(tǒng)一的定論。加強對含油廢水污染復(fù)合超濾膜的機理研究，可以直接有效地從根源上解決膜污染問題，增強膜的使用壽命，減少含油廢水的處理成本。