改性 PVDF 膜與普通 PVDF 膜相比，具有與水接觸面較大、水通量大的優(yōu)點，因其表面親水基團的作用，其整體結構穩(wěn)定性有較大提高。 進一步擴大 PVDF 膜在各類工業(yè)污水處理中的應用范圍， 推動 PVDF 膜的改性處理工作順利開展，對其在工業(yè)污水中應用機理進行研究具有非常重要的意義。
1 PVDF 膜改性分析
1.1 物理改性
物理改性主要包括共混改性、表面涂覆兩種，其中共混改性主要利用親水性聚合物材料、 無機納米顆粒等物質，將其添加到鑄膜液中， 通過后續(xù)相轉化， 親水性物質轉移到PVDF 膜表面， 提高 PVDF 膜親水性能。 如經共混改性的PVDF 管道式超濾膜處理的含油工業(yè)污水出水可全面滿足低滲區(qū)域或者特低滲區(qū)域回注水要求。表面涂覆處理主要是將親水性聚合物涂覆或沉積在PVDF 膜表層，或者將 PVDF 膜浸入含有化學活性的單體溶液中，通過單體間聚合、交聯反應，有效提高 PVDF 膜表層親水性。 經表面涂覆制備的外壓式 PVDF 中空纖維微濾膜應用于印染工業(yè)污水處理， 可提高污水中 COD 去除率至 71%以上，控制出水 SS 濃度在 1mg/L 以下，可確保水質無其他顏色及異常氣味。
1.2 化學改性
PVDF 膜化學改性主要是在 PVDF 膜表面共價鍵合親水性物質，如磺化、電子束輻射、表面化學腐蝕、接枝等，化學改性技術對膜的使用周期、使用范圍具有積極的影響。 化學改性 PVDF 膜共價鍵由親水物質連接，與涂覆等物理改性技術相比穩(wěn)定性較高，在運行中可避免親水性喪失。 如化學改性技術制備的減壓式 PVDF 膜在鉻離子處理中，膜通量可達到 41kg/h·m2，PVDF 膜截留率可達 92%以上。
2 改性 PVDF 膜處理技術應用影響因素
本次試驗主要利用物理共混技術進行多氨基膦酸及多氨基羧酸官能基團的改性 PVDF 膜，并對其運行中對工業(yè)污水鉛吸附影響因素進行分析。
2.1 試驗材料及方法
在 PVDF 膜共混改性試驗過程中，鑄膜液主要成分為二乙烯三胺五乙酸、PVDF 膜、乙二胺四亞甲基膦酸、3-氨丙基三甲氧基硅烷、酞酸丁酯等。在鑄膜液配置完成之后，形成分布均勻的液態(tài) PVDF 薄膜，將 PVDF 膜放置在 35℃冷凝液中可得到改性PVDF 膜。
1.1 吸附實驗分析及結論
本次試驗目的是分析改性 PVDF 膜在不同工業(yè)污水PH、吸附時間對吸附效能的影響。 經試驗結果表明，在改性PVDF 膜應用過程中，隨著工業(yè)污水 PH 在一定范圍內上升，改性 PVDF 膜對工業(yè)污水中鉛的吸附量逐漸增大。
當工業(yè)污水 PH 上升到某一個較高值時，改性 PVDF 膜對鉛的吸附量不再增大，且具有下降趨勢。 改性 PVDF 膜應用于工業(yè)污水時，整體吸附過程主要分為快速吸收、慢速吸收兩個階段， 快速吸收主要在改性 PVDF 膜吸附初期， 其對工業(yè)污水中鉛的吸附量以一個較快速度均勻上升，當其吸附量達到一個限值后， 改性 PVDF 膜吸附速度逐漸下降， 并最終趨近于 0，這主要是由于改性 PVDF 膜吸附已達到飽和狀態(tài)，鉛離子之間排斥，制約了改性 PVDF 膜后期吸附效率。
2 改性 PVDF 膜處理技術在工業(yè)污水處理中的應用
2.1 改性 PVDF 膜在含油污水處理中應用
在我國工業(yè)產業(yè)發(fā)展過程中， 含油污水年產量在 2.0× 109-3×109t 之間， 常規(guī)的污水處理方法并不能有效改善污水水質，而改性 PVDF 膜處理技術對工業(yè)含油污水具有理想的處理效果。 依據含油工業(yè)污水低滲、特低滲特點，可廣泛采用改性 PVDF 管道式超濾膜，改性 PVDF 管道式超濾膜具有截油效率高、操作便捷、過濾精度高、使用周期長的優(yōu)點。
含油污水主要來源于原油脫水環(huán)節(jié)或者化工、 鋼鐵、煤氣發(fā)生站、焦化等企業(yè)/車間生產工藝。 常用的含油污水處理方法主要為浮選法、過濾法、重力分離法等。具體聯系污水寶或參見http://www.yiban123.com更多相關技術文檔。
改性 PVDF 膜處理方法是新型的處理工藝，其可根據含油工業(yè)污水中油粒子大小， 選擇合適的分子量截留的改性PVDF 膜，在保證無相變化的基礎上達到油水分離的效果。除改性 PVDF 管道式超濾膜之外， 還可以將納米 TiO2、或者 AL2O2 與 PVDF 膜結構融合，使用 LICL 作為成孔劑，在這個基礎上，利用沉浸凝膠相轉化或者相轉化法的方法可得到復合式 PVDF 中空纖維膜。 在 TiO2 質量分數為 1.96%時，復合式 PVDF 中空纖維膜油水分離效果最佳。 復合式 PVDF中空纖維膜最佳膜通量為 81.9L/(m2×h)，含油污水處理效率為 98.9%，復合式 PVDF 中空纖維膜應用后含油污水懸浮物含量在 0.50mg/L 以下，COD 去除率在 89.9%以上，TOD 去除率在 96.0%以上。
1.1 改性 PVDF 膜在印染污水處理中應用
印染污水成分較復雜，色度較高，污水顏色脫除難度較大， 特別是隨著新型印刷制劑及染料的應用， 印染污水中BOD/COD 進一步下降， 以往印染污水處理技術并不能確保污水出水指標能滿足排放標準。
利用改性 PVDF 膜處理技術，通過一體化膜生物反應器的應用于印染污水處理。 在一體化膜生物反應器中，采用外壓式改性 PVDF 中空纖維微濾膜，膜孔徑為 0.40μm、膜壁厚度為 100μm。 在常規(guī)狀態(tài)下，外壓式 PVDF 中空纖維微濾膜污水處理量可在 10L/h·m2 以上。
圖 1 外壓式 PVDF 中空纖維微濾膜生產工藝
3.3 改性 PVDF 膜在重金屬污水處理中應用
在工業(yè)污水中常含有大量的重金屬離子，重金屬污水處理常規(guī)方法主要有化學沉淀、離子交換、離子吸附等，但當重金屬離子濃度偏低時，處理效果不理想，且處理程序較復雜。而 PVDF 膜處理技術可應用于重金屬污水處理，在保證處理效果的同時，進一步簡化操作步驟，具有良好的能源利用效率及相變控制效能。 在改性 PVDF 膜重金屬污水處理過程中， 常用的改性 PVDF 膜為減壓式蒸餾 PVDF 膜， 減壓式蒸餾 PVDF 改性膜平均孔徑為 0.06μm，截留率為 81%，而常規(guī)PVDF 膜截留率一般為 55%，故改性 PVDF 膜在重金屬污水處理中具有極佳的應用潛力。
3.4 改性 PVDF 膜處理技術應用趨勢
改性 PVDF 膜具有良好的特種分離性能，在工業(yè)污水處理中具有極其廣闊的應用前景。 改性 PVDF 膜目前處于試驗研究階段， 還未大范圍應用于市場中， 因此將改性 PVDF 膜推廣到工業(yè)應用中， 進一步提高改性 PVDF 膜應用價值，具有極其廣闊的前景。
通過對 PVDF 膜物理共混親水改性，促使其抗污染性能得到進一步提升。 共混親水改性 PVDF 膜生產工藝簡單、資源損耗成本低，極易進行工業(yè)化生產。 新工藝改性 PVDF 膜共混材料的開發(fā)應用，可進一步提高改性 PVDF 膜污水處理性能，印染類工業(yè)污水整體處理難度較大，因此，在今后的研發(fā)過程中， 科研人員將進一步優(yōu)化 PVDF 膜生物反應器，如在印染廢水的處理，結合傳統膜處理技術，利用改性膜技術，可進一步提高印染污水處理效率。
隨著各學科交叉發(fā)展，綜合性工藝改性 PVDF 膜技術將得到更加廣泛的開發(fā)應用， 針對工業(yè)污水不同水質特點，將改性 PVDF 膜在工程應用綜合性能分析作為主要研究內容，也可以提高改性 PVDF 膜的性能及應用效率。 如通過改性PVDF 膜動力學、 熱力學機理的綜合分析， 結合 PVDF 膜改性、PVDF 膜清洗技術探究，可有效提高改性 PVDF 膜水處理性能，且解決改性 PVDF 膜結構不穩(wěn)定問題。
4總結
綜上所述， 改性膜較原本 PVDF 膜而言， 結構穩(wěn)定性更高、污染物處理性能更強， 為了進一步拓展改性 PVDF 膜處理技術應用空間，可采用物理改性或化學改性技術對 PVDF膜進行親水改性。 在工業(yè)污水處理中，可依據實際污水水質成分， 選擇合理的 PVDF 膜改性方法， 在為 PVDF 膜產業(yè)化進行提供充足的驅動力的同時， 也可以進一步拓寬改性PVDF 膜在工業(yè)污水處理中的應用范圍。(來源：深水海納水務集團股份有限公司)
