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近年来,原油泄漏事故屡次发生,世界各国对采油炼油的需求持续增长,各种工业生活含油废水日益增多,这使得油水分离技术成为解决全球环境污染和能源浪费的关键手段之一。过滤和吸附是目前油水分离技术中最常用的手段,但现有的滤材料性能较差依然是亟待解决的问题。气凝胶是一种具有低密度、高孔隙率、高比表面积和表面化学可调节等优良的物理化学性质的特殊多孔材料,在油水分离领域具有广阔的应用前景。在目前的气凝胶应用研究中,油相通常是由简单的溶剂或者食用油构成,对于原油复杂组分对过滤的影响未做深入研究。本文选择原油中极性最强的组分沥青为例,分别制备了亲水型和亲油型的气凝胶膜用于过滤分离含沥青油水混合物,考察沥青对油水分离的影响。并通过在含沥青油水混合物中添加实验室自制的沥青稳定剂苯乙烯-十八烷基马来酰亚胺共聚物(poly(styrene-co-N-octadecylmaleimide,SNODMI),以削弱沥青对过滤的不利影响。本文首先研究了亲油型气凝胶膜在过滤含沥青油水混合物时沥青和沥青稳定剂的影响。利用Grubbs l代催化剂催化双环戊二烯(Dicyclopentadiene,DCPD)通过开环易位聚合制备聚双环戊二烯(Polydicyclopentadiene,PDCPD)凝胶,PDCPD凝胶经过溶剂置换和超临界干燥后制得PDCPD气凝胶膜。选用合适浓度范围的PDCPD凝胶,制备了不同孔洞结构的PDCPD气凝胶膜。通过红外(FTIR)、表面接触角测试、SEM等表征气凝胶结构。将PDCPD气凝胶膜作为过滤膜应用于油水分离,发现PDCPD气凝胶膜可以成功分离简单油水混合物、含乳化剂的油水乳液以及含沥青油水混合物。但在过滤含沥青油水混合物时,沥青会乳化油水混合物并且在过滤时黏附在气凝胶表面,堵塞气凝胶孔道,进而使得过滤性能下降,过滤速度明显降低。而在添加了 SNODMI之后,沥青颗粒黏附在气凝胶表面的数量和粒径尺寸均有明显减小,从而提高了过滤速度和滤液中沥青的含量。PDCPD气凝胶膜与沥青稳定剂的结合在分离含沥青的油水混合物中表现出了广阔的应用前景。本文接着研究了亲水型气凝胶膜在过滤含沥青油水混合物时沥青和沥青稳定剂的影响。利用溶胶凝胶法和冷冻干燥法制备了纤维素-壳聚糖复合气凝胶膜(CECS),选用合适浓度范围的纤维素溶液,制备了不同孔洞结构的CECS气凝胶膜。通过红外(FTIR)、表面接触角测试、SEM等表征气凝胶结构。将CECS气凝胶膜用于分离油水混合物,结果表明,CECS气凝胶膜可以成功分离不含沥青的简单油水混合物,过滤速度最高可达9315 kg·h-1·m-2。利用实验室自行设计的连续过滤装置进行实验,结果表明,有着不同孔洞尺寸的CECS气凝胶膜在连续过滤30min后,仍可以维持90%左右的过滤效率,具有比较稳定的过滤性能。CECS气凝胶膜也可以分离含沥青油水混合物,但是添加沥青后过滤速度会持续降低,通过SEM照片可以发现过滤含沥青油水混合物后的气凝胶膜表面黏附了大量的沥青颗粒。添加SNODMI之后,过滤速度减小的趋势明显减缓,通过SEM照片发现过滤后的气凝胶膜表面黏附的沥青颗粒数量和粒径尺寸均明显减小。CECS气凝胶膜和沥青稳定剂的组合在含沥青油水分离领域有巨大的应用潜力。