关键词：重力驱动过滤，乳液分离，超浸润性，分离膜
随着现代化技术的发展，许多行业每天都会产生大量的含油废水，如石化炼油厂、制药、食品、餐饮、钢铁和纺织等行业。若不加以处理，这些含油废水将会严重危害动植物和人类的生存环境。因此，如何处理含油废水引起了广泛关注。含油废水可根据粒径和状态分为四种类型，即可浮油、分散油、乳化油（机械乳化和化学乳化）和溶解油。可浮油具有大于 100μm 的液滴直径，可以通过重力分离器轻松分离；分散油也具有较大的液滴直径（10～100μm），并且由于其性质不稳定，易聚结形成大油滴，上升到废水的表面；乳化油的液滴直径较小（≤10μm），并且相对稳定，不容易通过浮力上升到表面；溶解油是由溶于废水的有机化学品构成的，如汽油、苯、甲苯、乙苯等，液滴直径最小（≤5μm）。液滴的大小在很大程度上决定了油水混合物的稳定性，较小的液滴稳定性较高，使得分离难以实现。由于油和水的润湿性有很大不同，且密度差较大，可以凭借重力分离。为此，乳液分离材料应该具有特殊的表面润湿性，从而提高对油相或水相的选择性，还应需具有合适的孔径和较高的孔隙率，从而提高分离性能。
1 乳液分离材料的影响因素
1.1 表面润湿性
液体通过两相之间的分子间相互作用，与固体表面接触的能力被称为润湿性。润湿性主要影响乳液分离材料的传质阻力和除油、除水能力。材料的表面润湿性可通过表面能、孔径和孔隙率进行设计，其中表面能取决于材料表面的微观形貌和化学性质。润湿性通常由接触角（CA）表征，接触角是液滴与材料表面之间的夹角。接触角越大，表明材料的疏液性就越强；反之，则亲水性越强。Cassie 和Baxter 在 Young 和 Wenzel的理论上优化了液滴在粗糙表面上的接触角，得到了 Cassie-Baxter方程。该方程考虑了固液接触面积占比对表观接触角的影响。超润湿材料的制备可以通过调节表面微纳米结构和化学物质来放大表面对水或油的固有亲和力，使材料表面对乳液中水相或油相具有超亲性，从而选择其中的一相液体渗透过材料。
1.2 孔径和孔隙率
乳液的分离主要是由于孔径筛分效应，当乳液中液滴直径大于分离材料的孔径时，液滴会被阻隔在分离材料上方，而另一种液体因分离材料对其的润湿性使其能够渗透过膜，实现了乳液分离；当液滴尺寸远远小于孔径时，则液滴进入孔道并污染分离材料。因此，设计分离材料时，表面的孔径应远远小于液滴直径。乳液分离材料的孔隙率决定了所需液体的渗透性能。材料的孔隙率可采用重量法测定。在重力驱动分离过程时，材料孔隙率需要大于 70%时，才有利于乳液的分离。
1.3 入侵压力
当外部压力大于入侵压力时，大于孔径的液滴同样可以进入孔道，入侵压力即材料能有效分离乳液时所能承受的最大静压力。入侵压力可由公式（1）进行计算。
公式（2）相对比公式（1）来讲，
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