硅烷分子接枝ASZ陶瓷膜处理水中苯酚的研究

发布时间：2021-09-11 18:00

　　为了提高陶瓷膜的疏水性,本研究选择硅烷分子对氧化铝支撑氧化锆（ASZ）陶瓷膜进行接枝改性。考察接枝硅烷分子结构（反应基团类型）、碳链长度、硅烷分子中含氟和十七氟癸基三乙氧基硅烷(F₁₇C₈OEt₃)浓度对疏水性的影响。利用SEM-EDS、FTIR、TGA和接触角测量仪对接枝改性ASZ膜或金属氧化物进行表征。研究结果表明,硅烷分子接枝ASZ膜的疏水性能显著提高,接触角从29°增加到136°。FT-IR、TGA结果证明了硅烷分子成功接枝在ASZ膜或金属氧化物上。利用F₁₇C₈OEt₃硅烷分子接枝改性ASZ管式膜构建渗透蒸发系统处理水溶液中苯酚,实验结果表明,当进料液中苯酚浓度从672.3 mg/L增加至3 844.6 mg/L时,去除的苯酚浓度从29.1 mg/L增加到407.4mg/L;进料液的温度升高到80℃,去除的苯酚是进料液温度为40℃时的5倍。 

【文章来源】：水处理技术. 2020,46(02)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

F17C8OEt3浓度对ASZ陶瓷膜的水接触角的影响

从FTIR光谱图来看，在波数约为3 436 cm-1附近的特征峰来自硅烷分子/c-ZrO2表面羟基基团（-OH）的伸缩振动[9]。波数2 920 cm-1和2 850 cm-1处的特征峰为烷基链的-CH2键的对称性伸缩振动和不对称伸缩振动[10]。含氟硅烷分子（F17C8OEt3和F13C6OEt3）官能化的情况下，可以观察到由于观察到在波数为1 245～1 018 cm-1范围内的全氟化链的特定振动带。全氟化链的-CF2-和-CF3官能团分别在波数为1 245 cm-1和1 150 cm-1处是明显的振动峰[11]。本研究的结果与研究文章[12]中报道的分析结果是一致的。在波数约为600 cm-1处存在Si-O-Zr键，这是因为水解的硅烷分子的反应性基团与金属氧化物的表面羟基之间的化学反应的结果[13]。2.3 热重（TGA）分析

通过TGA分析硅烷分子接枝金属氧化物的热稳定性，结果如图3所示。由图3可知，硅烷分子接枝ZrO2的TG曲线均表现出明显的失重。ZrO2/C6OEt3、ZrO2/F13C6OEt3和ZrO2/F17C8OEt3的TG曲线的重量损失分别为4.92%、4.26%和1.97%，初始重量损失是由于物理吸附水的蒸发和强氢键合水的离解（温度为RT～180℃）。第二步的质量损失的温度范围为～240至373℃。分析原因：可能与有机基团的离解和来自膜表面链的Zr-O-Si键的断裂有关。TG曲线中第三次质量损失范围为373℃至800℃，这可归因于有机相向无机转化。在ZrO2/C6Cl3的TG曲线中，没有明显的边界，失重4.03%。综上所述，TGA结果表明，接枝在金属氧化物上的F17C8OEt3链在240℃的温度下是热稳定的。2.4 ASZ膜微观形貌表征

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Aspen EDR的管壳式换热器的设计[J]. 孟雪,荆恒铸,曹真真,李红明.  化工进展. 2019(11)



本文编号：3393459