摘要：在工业生产过程中排放的含油废水会直接威胁生态环境的安全性。因此，需要加强含油废水处理工艺研究。在含油废水处理过程中，对膜分离材料进行充分应用，可以大大提高含油废水的处理效益。在此次研究过程中主要从膜分离材料的具体分类出发进行分析，了解当前膜分离材料的应用现状，分析膜分离的相关原理，并掌握膜分离材料在含油废水处理中的应用要点，为创新含油废水处理工艺提供一定参考。

关键词：膜分离材料；含油废水；处理方法；应用前景

前言

膜分离技术作为高效分离技术，可以利用外界能量以及化学位推动完成两组分或者多组分液体、气体分离、提纯或者富集处理。在当前的膜分离技术不断发展过程中，理论研究越来越成熟，为之后的应用提供了良好基础。当前在很多领域膜分离技术都有所应用。与传统分离方法相比，膜分离技术可以在常温下操作，对一些热敏性物质和生物活性物质进行分离和浓缩具有突出的作用。因此，目前在电子、纺织、污水处理、化工等领域，膜分离技术的应用都比较普遍。在膜分离技术发展过程中，加强膜分离材料开发和研究工作至关重要。这是提高膜分离技术应用水平的重要基础。对含油废水中膜分离材料的具体应用情况进行研究，可以推动膜分离技术的进一步发展。

一、膜分离材料分类

膜分离材料是膜分离技术在应用过程中的重要核心。对膜分离材料进行研究的过程中，需要确保膜分离材料具有较强的分离效果，主要是以分离技术为主对膜分离材料的应用性能进行评价。除此之外，还要从膜通量以及抗化学和微生物侵蚀性能等不同角度出发进行评价。为了充分发挥膜分离材料在膜分离技术应用中的积极作用，还要确保膜具有较强的柔韧性和机械强度，尽可能延长膜的使用寿命，降低膜的应用成本[1]。现阶段，在膜分离材料应用过程中主要包括高分子膜材料和无机膜材料两种。

（一）高分子膜材料

高分子膜性能与高分子材料的特点存在密切联系。一般情况下，高分子膜材料的有机高分子、化学结构和空间排列分子间质的相互作用以及相对分子质量都比较特殊。比较常用的高分子膜材料主要包括以下几种：

1、纤维素类膜材料

这一类膜材料主要包括天然纤维素、二醋酸纤维素、再生纤维素、硝酸纤维素、混合纤维素等。其中醋酸纤维素的来源相对普遍，并且制备成本比较低，成膜性能相对较好。在这一类膜应用过程中，表面比较光滑，不容易结垢，具有较强的耐污染特性。但是适用的pH值比较窄，一般为pH3～pH7左右。在使用过程中对环境的温度也有一定要求，容易水解，抗菌能力相对较差，并且操作压力要求比较高。醋酸膜材料的亲水性能、保水性能都相对较好。醋酸纤维类溶剂一般以非质子有机溶剂为主，包括二甲基甲酰胺以及丙酮等[2]。

2、聚烯烃类膜材料

主要包含聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等不同膜材料。其中聚乙烯的密度相对较低，有较强的耐酸性和电性能，但是在聚乙烯膜材料应用过程中，透视性、机械性的以及耐热性都相对较差，适合在电线、电缆、涂层、薄片以及薄膜等方面进行应用。低压低密度聚乙烯的透气性和透视性能相对较高。聚丙烯在制造过程中需要根据分子链的排列类型进行划分，主要包括等规、无规、间规等不同品种。高等规格和间规聚丙烯的耐热性能以及化学稳定性都相对较强，而低等规度以及无规的相应性能都比较差。无规聚丙烯能够在正庚烷中溶解。

3、聚酰胺类膜材料

作为一种重要的膜材料，主要包括尼龙、聚砜酰胺、芳香族聚酰胺等不同类型。聚酰胺类膜材料具有较强的耐碱性能，但是耐酸性能相对较差，并且亲水性能相对较强。酰胺基团之间的氢键作用比较强烈，其力学性能和机械强度都相对较高，并且这一类膜材料的刚性也比较大，具有较强的耐摩擦性，电绝缘性能也比较优越。在甲苯酚和苯酚中溶解膜通量比较大。除此之外，聚酰胺类膜材料很容易对生态环境产生污染。

4、芳香聚合物膜材料

这一类聚合膜材料主要以聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚苯并咪唑、聚苯并咪唑酮等类型为主。芳香聚合物膜的最大优点是具有较强的耐热性能。聚碳酸酯在核径迹刻蚀法制核孔微滤膜中的应用比较普遍。这种膜的孔径比较均匀，孔隙率相对较低，但是膜薄度相对较高，具有较强的过滤性能。但是需要注意，这一类膜在制造过程中工艺也比较复杂，应用成本相对较高。除此之外，聚碳酸酯类膜的尺寸具有较强的稳定性，透明度比较高，但是不耐碱、芳烃等化学试剂，玻0化温度为145℃到150℃之间，可以作为紫外光吸收剂进行应用，一般聚碳酸酯是气体分离膜中的主要材料。

5、含氟聚合物膜材料

含氟聚合物主要以聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯等不同材料为主，具有较强的耐强酸、耐强碱侵蚀性能以及耐热性能。在蒸汽和腐蚀性液体处理过程中能够发挥作用。聚四氟乙烯主要是由四氟乙烯聚合制成的，包括粒状、粉状和分散液等不同类型，成品颜色洁白，外观为半透明蜡状，具有较强的耐热性，可以适应－40℃到260℃的环境，并且在－268℃的低温环境下也可以短期使用。将其加热到415℃时会分解成气体，对人体产生伤害。因此在对这种膜进行应用时，需要加强工作人员的防护措施。

二、无机膜材料

无机膜材料主要以致密膜和微孔膜为主。

1、致密膜

目前应用比较普遍的包括氧化物电解质膜和致密金属膜。这些膜都是无孔膜，可以完成气体分离作业。致密膜主要是在溶解扩散或者离子传递机理影响下发生作用的。致密材料的主要特点是具有较强的选择性。致密膜在应用过程中组分通过致密膜的渗透速率比较低，并且其制作成本比较高，会导致其工业应用范围受到限制。

2、微孔膜

微孔膜与致密膜存在一定差异，具有较强的透气性，但是选择性比较低。致密膜和微孔膜的应用场合不同，无机微滤膜具有耐高温、耐有机溶剂及耐生物降解等优点。近些年来，无机微滤膜的发展速度在不断加快，在高温气体分离和膜催化反应器以及食品加工等不同行业都有广阔的应用前景。

与高分子膜相比，无机膜的主要特点是具有较好的热稳定性，可以在高温高压气体分离环境中进行应用，并且化学稳定性也相对较强，可以耐酸和耐热碱性的环境中应用，pH值范围更加广泛，特别是陶瓷膜可以用在不同pH值和有机溶剂分离过程中应用。除此之外，无机膜具有较强的抗生物能力，一般微生物不会发生生化和化学反应，具有较强的机械强度，并且无机膜无毒无害，不会被分离气体影响而污染生态环境。无机膜容易再生与清洗，孔径分布一般都比较狭窄，具有较好的分离性能。但是无机膜的加工成本相对较高，在强碱环境下应用是很容易受到污染和侵蚀[3]。

二、膜分离机理分析

在含油废水处理过程中，主要是对石油行业中的油田采出水、钢铁行业中的冷轧含油废水以及汽车制造过程中的脱脂液回用、食用油炼制过程中以及餐饮行业的含油废水进行有效处理。如果无法对油水分离技术进行创新和有效应用，不仅会导致严重的经济损失，而且会产生比较严重的生态环境污染问题。

目前，在油水分离过程中，主要是根据水和油重力密度差异，通过隔油池进行分离，油可以浮于水表面，达到油水分离的效果。但是在相应的科技水平不断完善和成熟的背景下，水质排放标准在不断提高，油水混合物中的杂质种类和数量越来越多，导致油水分离难度增加。在工业上利用的油水分离技术无法达到油水分离的标准。因此，必须对油水分离技术进行深入分析。

当前在工业油水分离过程中，膜分离技术的应用具有广阔的前景，主要是因为膜分离技术成本相对较低，适用范围比较广，具有较强的化学稳定性和机械稳定性，并且可以集成操作，大大提高含油废水处理效率和质量。油水分离的最主要核心是界面问题，在膜分离技术应用过程中，可以利用特殊浸润性完成油和水浸润行为，在表面可以构建具有特殊浸润性实现含油废水处理作业。在膜分离技术过程中，膜的传递机理是影响其分离效果的重要指标。一般情况下，膜的传质机理包含膜内传质和膜表面传质两部分。对含油废水来说膜内传质主要是以孔模型的筛分原理为基础进行研究，油粒分离受膜孔径大小的影响比较大，超滤和微滤都是比较典型的筛分过滤过程[4]。

三、膜分离材料在含油废水处理中的应用要点

现阶段，在工业生产过程中的油水分离膜主要以有机高分子材料为主，这种膜分离材料的亲水性能相对较好，应用成本比较低，稳定性相对优良，在环境中可以完成生物降解，具有绿色环保的特点。

在含油废水处理过程中比较常用的膜分离材料包括以下几种：

第一，烯烃膜。在含油废水应用过程中，聚乙烯烃膜包含聚乙烯、聚丙烯腈等。这些材料的化学稳定性和机械强度都相对较高，是工业含油废水处理过程中比较常用的膜分离材料。利用改性聚丙烯膜进行油水分类，膜通量为2000L/（m2·h），截留率在99%以上，具有较强的处理效果。除此之外，利用聚丙烯腈铵化石墨烯氧化物涂层纤维制备的新分成结构分离膜通量更高，最高可以达到10000L/（m2·h），截留率在98%以上，并且油水分离效果比较明显。

第二，聚砜类膜材料。在含油废水处理过程中，聚砜作为高强度工程塑料，成本相对较低，并且具有较强的抗蠕变性能。为了发挥聚砜类分离膜材料的优势，在当前的含油废水处理过程中，可以将梯度微孔结构聚砜中空纤维膜作为基膜完成表面沉积交联杂化聚合物分离膜制备作业，从而研制出超亲水－水下超疏油的改性膜。将这种新型膜应用在油水分离过程中，临界击穿压力为0.12MPs，在击穿前除油率可以达到99%[5]。

第三，含氟类聚合物膜分离材料。在对含油废水进行处理的过程中，聚砜类膜材料的应用成本相对较低，并且疏水性比较强，但是可能会产生严重的污染问题，导致膜分离效率降低，影响操作成本。含氟类聚合物膜材料的价格比较高，但是具有较强的耐高温、耐腐蚀性特点，可以适应气候变化，在油水分离过程中的应用也相对普遍。在含氟类聚合物膜材料应用过程中可以利用共混改性方法将聚偏氟乙烯以及具有亲水疏水性的添加剂进行混合制备超亲水－超疏油聚偏氟乙烯中空纤维膜。这种膜在含油废水处理过程中，对油粒的去除率达到99%，并且应用后可以在水力条件下清洗，恢复其通量。除此之外，利用改性的聚偏氟乙烯超滤膜在含油废水处理过程中，截留率能够达到99.9%以上，具有较强的应用效果。

四、结语

综上所述，在当前的含油废水处理过程中，需要根据膜技术的发展现状对膜分离材料进行深入分析，要根据膜分离技术在含油废水中发挥的作用对污水处理工艺进行深入研究。与传统生物处理方法相比，膜分离技术在含油废水处理过程中的应用可以节省操作流程，提升废水处理效率。并且膜分离技术在应用过程中的成本相对较低，可以完成多种工业废水处理作业，能耗也比较低。将膜分离技术与其他污水处理工艺进行有效结合，可以确保在工业生产过程中含油废水处理后的水质达到我国排放标准。在给水处理以及工业含油废水、生活含油废水处理过程中，膜分离技术都能够发挥作用。因此，需要根据当前含油废水的处理需求对膜分离材料进行深入分析。现阶段，在膜分离材料应用过程中需要定期清洗、膜通量比较低，这些都会对出水水质产生影响，甚至会导致悬浮物含量增加，水质恶化。因此，还要加强膜分离材料创新研制作业，提高膜分离材料的应用性能，进一步提升含油废水处理水平。

参考文献：

[1]李永铭，谢水波，陈子庚，等.炭黑-陶瓷膜电极的制备及其处理含柴油废水的研究[J].功能材料，2019，50（8）：7.

[2]吕东伟.陶瓷超滤膜分离乳化油过程中膜污染机制与抗污染改性研究[D].哈尔滨工业大学，2016.

[3]张玲玲，陈强，殷梦辉，等.膜分离技术在乳化态含油废水处理中的应用研究进展[J].应用化工，2021，50（10）：6.

[4]王万兴.膜技术在工业废水处理中的应用研究进展[J].2020.

[5]闫岩，郭佳乐，宋宇鑫，等.特殊润湿性膜分离材料的研究及其在油水分离中的应用[J].吉林师范大学学报：自然科学版，2020，41（3）：6.