玻璃中空纤维膜的制备及染料吸附性能研究

发布时间：2020-09-17 20:13

　　针对一直以来的有机染料废水污染问题,膜吸附是一种简单高效的处理手段,已有研究报道了有机中空纤维膜在废水中的吸附应用,但是有机材料在恶劣条件(高温、强酸碱)下的不稳定性导致膜的利用率低。无机中空纤维膜具有优良的热稳定性、高效率和低成本等优点,在染料废水处理中得到了广泛的应用。本研究以玻璃粉为主要原料,采用溶液纺丝法制备出了对亚甲基蓝(MB)染料废水具有良好吸附性能的膜材料,这种材料具有价格低廉、吸附效率高、可重复使用等特点,有较好的应用前景。具体内容及结果如下:首先,采用相转化、烧结和酸沥相结合的方法,制备了不对称多孔玻璃纤维膜。探讨了烧结温度、酸沥条件对膜径向收缩率、水接触角、孔隙率以及析晶等的影响。研究结果表明,膜内指状大孔的尺寸随烧结温度的提高逐渐减小,致密层厚度增加,径向收缩率逐渐增大,水滴渗入膜内速率减缓,随着酸沥浓度、温度及时间的增大,富钠硼相被完全洗脱,膜失重比增加,孔隙率呈现先升后降的趋势。其次,扫描电子显微镜(SEM)和N2吸附-脱附(BET)结果表明,玻璃中空纤维膜具有非对称的多孔结构,Zeta电位测试表明膜表面为电负性。将玻璃中空纤维膜应用到染料溶液的吸附实验中,系统地考察了膜用量、pH值、温度和初始染料浓度对染料去除率的影响。吸附机理研究表明,吸附动力学和吸附等温线分别与准二级模型和Freundlich模型拟合较好。此外,经8次循环利用后,对亚甲基蓝(MB)的去除率可保持在85%。最后,初步扩展研究了玻璃中空纤维膜在气体分离领域的应用。以玻璃中空纤维膜为基膜,将其置于一定浓度的硅橡胶(PDMS)溶液中浸渍,得到了硅橡胶-玻璃中空复合膜。利用傅里叶变换红外仪(FT-IR)、X-射线光电子能谱仪(XPS)分析了复合膜的结构和元素变化。探究了浓度、浸渍次数对硅橡胶-玻璃中空复合膜富氧性能的影响。
【学位单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TB383.2;X703;TQ424
【部分图文】：

平板膜,管式膜,卷帘,分离膜

１．４．１分离膜的分类及其优缺点逡逑分离膜按照膜形态分类，可分为管式膜、平板膜、卷帘式膜和中空纤维膜，逡逑这些膜各自优缺点如表１－２所示，不同形态膜的结构示意图如图１－１所示。逡逑６逡逑

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再加入适量无水乙醇，搅拌均匀后将陶瓷罐置于快速研磨机内进行湿法球逡逑磨。球磨１２邋ｈ后，将球磨罐取出，烘干罐内酒精，先用２０目的筛网将研磨球和逡逑粉体分离开后，再进一步筛分得到实验所需粒度的玻璃粉，制备流程如图２－２所逡逑／Ｊｎ邋0逡逑玻璃块逡逑＼逦玻璃粉逡逑＼逦／ｌ４８（ＴＣ溶融逦破碎、球考逦Ｉ邋Ｉ／逡逑，逦＞邋ｉｆｒｒｒｒｒ＾４００目过筛邋＞逦，逡逑＼逦Ｊ逦．邋■邋＿ｌ逡逑硼砂、硼酸／二＼－￣＿＾逡逑氧化硅逡逑图２－２玻璃粉制备工艺流程图逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｔｈｅ邋ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｇｌａｓｓ邋ｐｏｗｄｅｒｓ逡逑２．３＿２玻璃中空纤维前驱体膜的制备逡逑实验室前期研究中已经发现了，当Ｎ，Ｎ－二甲基乙酰胺（ＤＭＡｃ）、聚偏氟乙逡逑烯（ＰＶＤＦ）和玻璃粉的质量比为一定值时，所制备出中空纤维前驱体膜性能更逡逑优异。根据这个比例称取实验所需用量，先将定量的ＤＭＡｃ溶剂和ＰＶＤＦ粉末逡逑添加进５００邋ｍＬ的三口烧瓶中，水浴加热搅拌至聚合物粉末完全溶解，形成均一逡逑的聚合物溶液。然后将干燥好的玻璃粉缓慢地混合到聚合物溶液中，继续搅拌逡逑１２邋ｈ

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