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林红军教授团队在《Journal of Membrane Science》发表论文:析氢反应驱动原位电气浮新概念及其对油水乳液的高效分离

[日期:2021-06-11] 来源:地理环境学院 作者:

近日,我院林红军教授团队在Journal of Membrane Science期刊发表题目为“Novel in-situ electroflotation driven by hydrogen evolution reaction (HER) with polypyrrole (PPy)-Ni-modified fabric membrane for efficient oil/water separation”的文章。该文章第一作者为李仁杰博士,通讯作者为林红军教授。Journal of Membrane Science是膜技术领域和化工领域的顶刊。

 

【研究亮点】

提出析氢反应驱动原位电气浮新概念

构建一种新型电气浮-膜分离耦合系统及装置

采用气相聚合吡咯和化学镀镍方法制备了金属镍均匀沉积的改性滤布

镍改性滤布的超亲水性和水下超疏油性使其能在重力作用下高效分离油水混合液

镍改性滤布通过引入原位电气浮技术实现油水乳液的高效分离

 

【文章简介】

   在水包油乳液分离过程中,需要适当调整膜孔以阻止小尺寸油滴。这不可避免地会牺牲一部分通量,导致膜分离效率的大幅度下降。电气浮过程中生成的气泡会附着在油滴上,油气结合的浮力足以将油滴提升到液面,促进油水分层。为此,本研究提出了一种由析氢反应(HER)驱动的原位电气浮与聚吡咯(PPy-Ni 改性滤布相结合的新概念/策略,以实现高效的油/水分离。为了实现这一新概念,通过简便的化学镀镍工艺在聚吡咯(PPy)改性的滤布表面成功制备镍涂覆改性滤布PPy-Ni-fabric(如图1a所示)。镍改性滤布具有超亲水性、水下超疏油性(如图1b所示)和高导电性(电阻约为 14.1 Ω)特点,可作为 HER 的阴极。

1.(a) 化学镀镍法制备表面金属化的聚酯滤布;(b) 空白滤布、PPy改性滤布和Ni改性滤布对水滴及水下油滴的润湿性

空白滤布本身不能分离油/水乳液,但改性滤布在重力驱动下的油/水混合物分离过程中表现出极高的渗透通量(高达12526.5 L·m-2 ·h-1)和截油率(高达98.6%)(如图2a2b所示)。通过在导电滤布上施加电场,可以由 HER 驱动原位电气浮过程,提高PPy-Ni-滤布对油水乳液的分离效果(如图2c所示)。在优化的电气浮条件(电场强度为20.0 V·cm -1、电解质浓度20 g·L -1和电气浮时间为30 min)下,该新工艺可以高效分离油水乳液,渗透通量和油截留率分别达到840.6 L·m-2·h-198.5%(如图2d所示)。该工作为原位电浮选-膜分离工艺处理含油废水提供了一种新的思路,具有很强的应用价值。

2. 空白滤布、PPy改性滤布和Ni改性滤布分离油水混合物的性能:(a) 光学照片;(b) 分离通量和分离效果;(c) PPy-Ni-滤布在不同过滤条件下分离柴油/水乳液的渗透通量和截油率(PWO/W分别为纯水和油/水乳液);(d) PPy-Ni-滤布分离柴油/水乳液时,电气浮时间对通量和截留率的影响

 

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.memsci.2021.119502

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