基于多种碳纳米材料复合膜的制备及其结构性能表征研究
发布时间：2021-09-22 08:40
作为新型碳纳米材料,多壁碳纳米管（MWCNTs）和氧化石墨烯（GO）因具有表面活性高、基团易调控和可以联合使用等独特性能,正越来越多地被用于水污染控制领域的研究。尽管碳纳米材料能够有效吸附水中的低浓度有机污染物,但其空间尺寸微小,使用时回收利用难度较大、潜在生态风险较高。因此,该方法的推广在很大程度上需要依托高效分离技术的研发与使用。在常见的膜分离技术中,微滤具有操作压力低、水通量高、悬浮物去除高效的特点,但其对可溶性小分子物质的去除能力很弱。研究选取微滤膜（MF）作为碳纳米材料的分离载体,采用过滤涂敷法制备了一类新型复合膜,系统考察了碳材料投加量、外形尺寸和材料类型配比等因素对膜表面碳层结构的影响,初步建立了碳层结构与复合膜截留性能的响应关系,为碳纳米材料吸附功能与膜分离技术的结合提供了重要参考,具体包括:（1）确保MWCNTs在水中的充分分散,有利于负载过程中在膜表面形成均匀的碳层结构。因此,首先考察了碳管尺寸、表面基团、超声时间、超声功率密度以及高分子分散剂（BCPs）投加量对碳管分散效果的影响,发现当碳管悬浊液浓度为0.1 mg·mL-1,超声密度设定为5...
【文章来源】：苏州科技大学江苏省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单壁和多壁碳纳米管图示
定在碳酸钙表面，制备了一种壳-核结构的复合吸附剂，一定程度上解决了碳于水体中分散和回收的问题，但从整体上讲仍未突破传统吸附剂的使用限制。目前，将 CNTs 应用于膜改性逐渐成为新材料研究的热点，如可针对性地对 CN改性，再将改性后的 CNTs 作为改性剂与聚合物一同熔铸制备改性膜，进而提渗透率和抗污染性。CNTs 上的功能基团最终可转化为膜上的功能基团，从而表面和膜形貌并使其对某些污染物的吸附作用得到加强。除了与聚合物共混改碳纳米管本身也可作为膜材料的基础材料，根据碳管排列形式的不同主要包括列的巴基纸滤膜[18]和基于垂直排列碳纳米管[19]的纳滤膜两类。在巴基纸中，碳排列无明显规律，以无序混乱的形式编织构建细密网状结构，以碳纳米管之间为过滤通道，通过控制碳管的选型和分散性可以控制巴基纸的形貌[20, 21]，如 Ya利用功能化碳纳米管制备巴基纸获得了较高的 FA 去除率；而对于垂直排列的碳管间平行排列作为基础架构，管间隙填充聚合物或陶瓷等材料，将碳纳米管的内孔作为过滤通道，一般见于制备特殊的纳滤膜。然其实际制备过程中操作高，成本大，故尚不能得以广泛的应用。
文 m 的二维纳米材料。石墨烯有大量的衍生物，其中的石墨是使用最广的衍生物。由于石墨烯本身的疏水性，一般为择含氧量较高，经过亲水改性的 GO 当作备选材料。改性片状结构，表面富有羰基、羧基和羟基等含氧基团[23]。如布一般符合 Lerf-Klinowski 模型[24]，亲水基团如羧基羟基GO 主体部分则仅有少量环氧基和羟基，即边缘亲水，中吸附剂，其对金属离子和部分有机染料都有较强的吸附
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纳米管改性PVDF中空纤维超滤膜处理二级出水抗污染性能研究[J]. 王利颖,石洁,王凯伦,关羽琪,郭瑾. 环境科学. 2017(01)
[2]一种新型磁性吸附剂的简易制备与表征及对富里酸的去除[J]. 赵静,王田天,刘泽珺,马福臻,周少奇. 环境科学学报. 2017(03)
[3]多壁碳纳米管长期作用对活性污泥系统的影响[J]. 王玉琳,闻韵,王晓慧,杜志泽,海热提,李媛. 环境科学研究. 2014(12)
[4]碳纳米管基复合吸附剂的制备及其吸附性能[J]. 徐立恒,张明,陈锋. 环境科学学报. 2014(06)
[5]碳纳米管纸的制备研究进展[J]. 崔同湘,吕瑞涛,黄正宏,康飞宇. 材料导报. 2010(15)
[6]人工纳米颗粒对水生生物的毒性效应及其机制研究进展[J]. 王震宇,赵建,李娜,李锋民. 环境科学. 2010(06)
[7]分子自组装研究进展[J]. 刘海林,马晓燕,袁莉,黄韵. 材料科学与工程学报. 2004(02)
[8]碳纳米管负载氧化铝及其吸附水中的氟离子[J]. 王曙光,李延辉,赵丹,徐才录,栾兆坤,梁吉,吴德海. 科学通报. 2002(01)
博士论文
[1]石墨烯/碳纳米管复合薄膜的制备及其分离性能研究[D]. 王艳春.南昌大学 2017
[2]碳纳米管在环境修复应用中的理论基础研究[D]. 李霄云.西北农林科技大学 2015
硕士论文
[1]多壁碳纳米管的改性及其吸附性能研究[D]. 周蕾.中南大学 2013
[2]腐殖酸和富里酸的提取与表征研究[D]. 李会杰.华中科技大学 2012
本文编号：3403469
【文章来源】：苏州科技大学江苏省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单壁和多壁碳纳米管图示
定在碳酸钙表面，制备了一种壳-核结构的复合吸附剂，一定程度上解决了碳于水体中分散和回收的问题，但从整体上讲仍未突破传统吸附剂的使用限制。目前，将 CNTs 应用于膜改性逐渐成为新材料研究的热点，如可针对性地对 CN改性，再将改性后的 CNTs 作为改性剂与聚合物一同熔铸制备改性膜，进而提渗透率和抗污染性。CNTs 上的功能基团最终可转化为膜上的功能基团，从而表面和膜形貌并使其对某些污染物的吸附作用得到加强。除了与聚合物共混改碳纳米管本身也可作为膜材料的基础材料，根据碳管排列形式的不同主要包括列的巴基纸滤膜[18]和基于垂直排列碳纳米管[19]的纳滤膜两类。在巴基纸中，碳排列无明显规律，以无序混乱的形式编织构建细密网状结构，以碳纳米管之间为过滤通道，通过控制碳管的选型和分散性可以控制巴基纸的形貌[20, 21]，如 Ya利用功能化碳纳米管制备巴基纸获得了较高的 FA 去除率；而对于垂直排列的碳管间平行排列作为基础架构，管间隙填充聚合物或陶瓷等材料，将碳纳米管的内孔作为过滤通道，一般见于制备特殊的纳滤膜。然其实际制备过程中操作高，成本大，故尚不能得以广泛的应用。
文 m 的二维纳米材料。石墨烯有大量的衍生物，其中的石墨是使用最广的衍生物。由于石墨烯本身的疏水性，一般为择含氧量较高，经过亲水改性的 GO 当作备选材料。改性片状结构，表面富有羰基、羧基和羟基等含氧基团[23]。如布一般符合 Lerf-Klinowski 模型[24]，亲水基团如羧基羟基GO 主体部分则仅有少量环氧基和羟基，即边缘亲水，中吸附剂，其对金属离子和部分有机染料都有较强的吸附
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纳米管改性PVDF中空纤维超滤膜处理二级出水抗污染性能研究[J]. 王利颖,石洁,王凯伦,关羽琪,郭瑾. 环境科学. 2017(01)
[2]一种新型磁性吸附剂的简易制备与表征及对富里酸的去除[J]. 赵静,王田天,刘泽珺,马福臻,周少奇. 环境科学学报. 2017(03)
[3]多壁碳纳米管长期作用对活性污泥系统的影响[J]. 王玉琳,闻韵,王晓慧,杜志泽,海热提,李媛. 环境科学研究. 2014(12)
[4]碳纳米管基复合吸附剂的制备及其吸附性能[J]. 徐立恒,张明,陈锋. 环境科学学报. 2014(06)
[5]碳纳米管纸的制备研究进展[J]. 崔同湘,吕瑞涛,黄正宏,康飞宇. 材料导报. 2010(15)
[6]人工纳米颗粒对水生生物的毒性效应及其机制研究进展[J]. 王震宇,赵建,李娜,李锋民. 环境科学. 2010(06)
[7]分子自组装研究进展[J]. 刘海林,马晓燕,袁莉,黄韵. 材料科学与工程学报. 2004(02)
[8]碳纳米管负载氧化铝及其吸附水中的氟离子[J]. 王曙光,李延辉,赵丹,徐才录,栾兆坤,梁吉,吴德海. 科学通报. 2002(01)
博士论文
[1]石墨烯/碳纳米管复合薄膜的制备及其分离性能研究[D]. 王艳春.南昌大学 2017
[2]碳纳米管在环境修复应用中的理论基础研究[D]. 李霄云.西北农林科技大学 2015
硕士论文
[1]多壁碳纳米管的改性及其吸附性能研究[D]. 周蕾.中南大学 2013
[2]腐殖酸和富里酸的提取与表征研究[D]. 李会杰.华中科技大学 2012
本文编号：3403469
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