本發(fā)明涉及含油廢水處理領域，具體涉及一種用于含油廢水處理的靜電紡絲納米纖維膜及其制備方法。

背景技術：

1、如今，食品、化工、機械制造等行業(yè)的快速發(fā)展導致含油廢水的過量排放。這類廢水處理不當會造成嚴重的不良影響，包括破壞生態(tài)環(huán)境，甚至威脅人類健康。一些傳統(tǒng)的分離方法，如重力法、浮選法、離心法等，可以有效地處理含油廢水，但也存在能耗高、效率低、適用性有限等問題。近年來，膜分離技術以其高效、節(jié)能和良好的可控性而備受關注。盡管如此，在傳統(tǒng)的過濾方式中，油滴在本質上是一種可延展性液體，很容易粘附在聚合物膜上，導致濾餅在膜表面堆積。同時，由于膜孔堵塞，這將導致嚴重的膜污染。因此，開發(fā)具有增強結構性能的先進功能膜來克服這些問題至關重要。

2、靜電紡絲技術制備的納米纖維膜具有比表面積大、孔隙率高、纖維直徑可調等特點，更適合于油水分離。其中膜的防污性能對含油廢水的分離至關重要，它與膜的潤濕性密切相關。膜的親水性越強，油滴附著帶來的膜污染越小。然而，在長期的運行過程中，由于膜結構的變化和環(huán)境的影響而引發(fā)的膜污染是不可避免的。因此，僅僅依靠單一的水合層抵抗油污是不夠的，一旦油滴滲透到膜孔內部，就容易發(fā)生堵塞，由此產生的不可逆污垢很難通過液壓清洗去除。

3、因此，急需開發(fā)一種針對傳統(tǒng)超親水聚合物膜處理含油廢水過程中存在處理效率低及易引發(fā)膜污染造成通量急劇下降、尤其穩(wěn)定性不好的問題的處理方法。

技術實現思路

1、針對上述傳統(tǒng)超親水聚合物膜存在的缺陷，本發(fā)明提供一種用于含油廢水處理的靜電紡絲納米纖維膜及其制備方法。本發(fā)明在傳統(tǒng)聚丙烯腈聚合物膜上負載具有強催化性能的氯氧鐵，開發(fā)一種同步高效分離和過氧化氫輔助下具備再生性的納米纖維膜，可有效解決膜污染問題，并通過芬頓反應協(xié)同作用，實現對含油廢水的處理。本發(fā)明制備的納米纖維膜對含油廢水的分離效果優(yōu)異，并且分離高濃度含油廢水后，在過氧化氫催化清洗后能夠降解膜孔中油類物質，使膜具有100％的水通量恢復率。此外，由于氯化鐵催化過氧化氫生成產物的友好性，彌補了傳統(tǒng)催化劑容易產生二次污染的缺陷。

2、為了實現上述目的，本發(fā)明第一方面提供了一種用于含油廢水高效處理的靜電紡絲納米纖維膜的制備方法，具體制備方法包括如下步驟：

3、步驟a：將氯化鐵粉體置于坩堝中，然后將坩堝放于真空烘箱中經過高溫煅燒制成粉末狀氯氧鐵(feocl)；

4、步驟b：將聚丙烯腈粉末溶解于n,n-二甲基甲酰胺中，得到聚丙烯腈前驅體溶液；再將聚丙烯腈前驅體溶液與氯氧鐵混合均勻，得到紡絲液，并將其裝入金屬注射器中；聚丙烯腈前驅體溶液的質量分數10-20％，氯氧鐵的質量占聚丙烯腈前驅體溶液的0.5-5％；

5、步驟c：在靜電紡絲機中，注射器進料速度為1.0-10ml/h，針尖施加13-18kv的電壓，確保獲得一致的電場強度；

6、步驟d：在整個靜電紡絲過程中，保持針尖與滾筒收集器表面的距離在10-50cm；

7、步驟e：利用涂有錫紙的金屬旋轉滾筒收集所得的納米纖維，紡絲完成后，用熱壓機壓平膜，真空烘箱烘干，得到納米纖維膜，記為feocl/pan膜。

8、進一步的，步驟a中，所述氯化鐵為無水氯化鐵、六水合氯化鐵中的一種。

9、進一步的，步驟a中，所述煅燒溫度為220-240℃，煅燒時間為1-2小時。

10、進一步的，步驟a中，所述氯氧鐵為二價鐵離子、三價鐵離子的一種或多種形態(tài)構成。

11、進一步的，步驟b中，所述聚丙烯腈的分子量為120000-150000。

12、進一步的，步驟e中，所述熱壓機的溫度在100-120℃，時間控制10-15分鐘。

13、進一步的，步驟e中，所述烘干的溫度為40-60℃。

14、本發(fā)明第二方面提供上述方法制備得到的用于含油廢水高效處理的靜電紡絲納米纖維膜。

15、本發(fā)明第三方面提供上述靜電紡絲納米纖維膜在含油廢水處理中的應用。所述應用方法包括如下步驟：

16、在錯流過濾模式下，將上述feocl/pan膜置于膜組件上，利用蠕動泵輸送含油廢水，對含油廢水進行處理；優(yōu)選的，在錯流過濾模式下，將上述feocl/pan膜置于膜組件上，利用蠕動泵輸送含油廢水，形成循環(huán)過濾，以此達到含油廢水的高效處理。

17、進一步的，所述含油廢水中油的濃度為500-3000mg/l；

18、進一步的，所述含油廢水中的油類物質為天然石油、焦油或其分餾物(例如，煤油，柴油，潤滑油)、動植物油(例如大豆油，菜籽油)、脂肪烴類(例如正己烷，液體石蠟)中的一種或幾種。

19、進一步的，將被污染的feocl/pan膜置于過氧化氫溶液中進行浸泡，實現膜再生以達到循環(huán)使用效果。主要步驟包括：

20、將過濾完含油廢水后的feocl/pan膜，用去離子水沖洗10-60min后晾干，放入過氧化氫溶液浸泡清洗，其中過氧化氫溶液的濃度為50-100mm，ph為3-6，浸泡清洗時間為10-30min，清洗完成后取出用去離子水沖洗，得到再生后的feocl/pan膜。利用過氧化氫溶液定時進行對油滴的氧化降解，實現同步分離和過氧化氫輔助下的膜高效再生。過氧化氫是一種強氧化劑，能夠有效分解附著在膜表面的有機污染物和油污。通過過氧化氫所產生活性自由基的氧化作用，feocl/pan膜表面的污染物被逐漸去除，膜的通透性得以恢復。同時，過氧化氫溶液的使用也相對環(huán)保，不會對環(huán)境造成二次污染。通過這種方法，不僅提高了含油廢水處理的效率，還實現了資源的有效利用和環(huán)境的保護。

21、本發(fā)明通過一種簡單的靜電紡絲技術來制備納米纖維膜，并利用其在實際含油廢水過濾裝置中進行含油廢水的處理后浸泡過氧化氫以實現再生回用。利用氯氧鐵為膜表面提供的特殊分層結構，并在含過氧化氫的水溶液的協(xié)同作用下，實現在含油廢水過程中的高效油水分離和催化過氧化氫降解油滴實現再生循環(huán)使用。此外，利用靜電紡絲技術制備的納米纖維膜具有良好的分離效率和再生能力，有望為高效、可持續(xù)處理含油廢水開辟了實際應用前景。

22、與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果：

23、1、本發(fā)明方法通過電紡技術將feocl均勻地分散在pan基質中，使得膜表面形成了多層結構和較高的表面粗糙度。這種結構顯著提高了膜的親水性，表現出極佳的潤濕性能。

24、2、本發(fā)明方法制得的feocl/pan膜在含油廢水分離測試中展示了極高的過濾通量和優(yōu)異的分離效率。通過測試純聚丙烯腈和負載氯氧鐵后的納米纖維膜的過濾性能，其中feocl/pan膜對油水乳液的分離效率達到了99％以上，能夠有效地去除水中的油滴，提供潔凈的水輸出。

25、3、本發(fā)明方法制得的膜在納米纖維上引入feocl，feocl能夠激活過氧化氫生成活性氧物種，有效地降解和去除膜表面的有機污染物。

26、4、本發(fā)明方法制得的feocl/pan膜的制備過程簡單且環(huán)保，所用材料如pan和feocl均具有較低的成本和良好的可獲得性。此外，該膜在應用中不需要使用大量的化學試劑進行清洗，主要依賴于過氧化氫的氧化作用，減少了化學品的使用和環(huán)境污染。其高效的再生能力也意味著減少了膜的更換頻率，降低了固體廢棄物的產生，具有較高的環(huán)境友好性和可持續(xù)性。

27、5、本發(fā)明方法制得的親水膜適應能力較好，經過過氧化氫清洗后的feocl/pan膜，其水通量恢復率能達到近乎100％。此外，在污染實驗中，該膜展現出極高的抗污染性能，總污染比和不可逆污染比都呈現較低水平，大大延長了膜的使用壽命。這表明膜在經受清洗過程時仍然具有出色的再生能力。這項研究提供了一個簡單方法，用于創(chuàng)建適用于高效油水分離的功能性膜，特別是在需要高效去除有機污染物和懸浮顆粒物的應用場景中，feocl/pan膜能夠提供可靠的解決方案，提高水處理的整體效率和安全性。