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在过去的几十年中,膜技术在水和废水处理方面应用广泛。可用于制造膜的合成聚合物种类繁多。其中,聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)和聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate),PMMA)由于其特有的性质受到广泛关注,比如其高弹性和超疏水性能,是制备超疏水膜的良好材料。静电纺丝技术是一种制备超疏水纳米纤维膜的简单且廉价的方法。理论上,由于废水在静电纺丝膜表面高速流动,膜需要足够强的机械性能才能避免其被损坏。然而,静电纺丝PDMS/PMMA纳米纤维膜由于机械强度低而容易破裂。因此,使用多壁碳纳米管(MWCNT)等增强膜材料的机械性能,是提静电纺丝PDMS/PMMA纳米纤维膜应用性的有效途径。首先,利用静电纺丝过程的电场作用吸附MWCNTs制备了新型PDMS/PMMA纳米纤维膜。膜制备完成后,通过扫描电镜、万能试验机、接触角测量仪、3D自动光学轮廓仪和孔径分析仪对具有不同MWCNTs含量的复合膜进行表征。再通过膜芳烃回收系统(MARS)和萃取式膜生物反应器(EMBR)测定苯酚分离、降解和脱盐性能。结果表明,与静电纺丝PDMS/PMMA基膜相比,随着MWCNTs含量的增加,复合PDMS/PMMA/MWNCT纳米纤维膜的拉伸性能明显增加了6倍,表面粗糙度增加,水接触角(WCA)为163.3~o。然而,随着MWCNTs含量的增加,PDMS/PMMA/MWCNTs膜的孔隙率和纤维直径减小。MWCNTs与膜纤维的强界面粘合是复合纳米纤维膜力学性能提高的主要原因。此外,在MARS中使用制备的复合PDMS/PMMA/MWNCT纳米纤维膜来确定苯酚回收率和脱盐性能。结果表明,M-7(MWCNTs附着量20 wt.%)的苯酚回收率比静电纺丝PDMS/PMMA基膜高34.5%,而MARS连续运行24小时后的盐回收率保持在99.97%。MWCNT使苯酚的分离效率提高,可能是因为MWCNTs的吸附/解吸能力有助于加速扩散过程。此外,本文设计了一种使用复合PDMS/PMMA/MWCNTs膜的新型EMBR系统,用于测定苯酚降解效率和生物膜附着情况。结果表明,当进水苯酚浓度为1000-4000 mg/L时,含有和不含污泥接种物的复合PDMS/PMMA/MWCNTs膜对苯酚的回收速率分别为121.14-289.97和103.28-226.41 mg/L/d。在活性污泥存在的条件下,苯酚渗透效率与无污泥接种物时相比,提高了14.74%-21.91%。同时,当苯酚浓度为1000-4000 mg/L时,渗透萃取的苯酚被完全生物降解。实验还发现,随着进水苯酚浓度的增加,生物质和微生物在膜表面和纤维上的附着能力增强,这种现象可能是由于疏水性的膜表面对于污泥介质中絮凝物的吸附造成的。本文在研究新型静电纺丝复合PDMS/PMMA/MWCNTs膜的制备及其在废水处理中的应用后,证实了制备的膜有利于苯酚的去除、降解和脱盐。此外,MWCNTs复合膜的机械性能显著优于基膜。MWCNTs在膜基质中的稳定性进一步保证了复合纳米纤维膜的设计合理性。在EMBR运行中,膜表面上形成的生物膜有利于苯酚的去除。综上所述,基于新型静电纺丝复合PDMS/PMMA/MWCNTs膜的MARS与EMBR为废水处理提供了新思路和新方法。