无机掺杂复合正渗透膜的制备与表征

发布时间：2023-01-09 11:13

　　在正渗透过程中,内浓差极化、膜表面污染是影响膜通量的两个重要因素。通过共混纳米材料对正渗透膜的性能结构进行改性是提高膜分离性能的一个重要途径。正渗透复合膜主要由多孔支撑层和分离活性皮层构成,除皮层外,与其它膜分离过程不同的是,膜通量还与多孔支撑层材料的物化性质、孔结构等因素有密切关联。在支撑层中合理引入功能性纳米粒子可有助于改善原多孔层的孔隙率、电荷密度及抗污性等,从而提高复合膜的综合性能。本研究探索了一维金属氧化物与铸膜液共混,利用其作为硬模板,通过刻蚀进一步增加支撑层孔隙率,以降低膜结构参数,减弱内浓差极化的影响。除膜结构外,支撑体自身荷电性也可能会提供额外渗透压,从而影响浓差极化程度,在铸膜液中掺杂可释放离子无机矿石纳米粉是一种便捷、高效的方法。具体来说,本文包括以下两个方面:首先,通过水热法制备出氧化锌棒,并用正十八硫醇对其进行包裹改性,改善了氧化锌纳米棒在PES聚合物基质中的相容性。通过比较,稀盐酸刻蚀基膜中氧化锌纳米棒前后支撑层的亲水性、孔隙率、复合膜正渗透分离性能发现,膜的亲水性未发生变化,但孔隙率增加,正渗透水通量得以提高,且没有牺牲复合膜的选择性。其次,通过水热法和s... 

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 正渗透分离技术
        1.2.1 正渗透膜
        1.2.2 提取液
    1.3 正渗透膜制备方法
        1.3.1 相转化法
        1.3.2 界面聚合法
        1.3.3 层层自组装法
    1.4 影响正渗透过程的主要因素
        1.4.1 正渗透膜自身性质的影响
        1.4.2 进料液和提取液浓度的影响
        1.4.3 温度的对正渗透过程的影响
        1.4.4 膜两侧料液流速的影响
        1.4.5 膜皮层朝向的影响
    1.5 正渗透膜技术应用
        1.5.1 海水淡化
        1.5.2 污水处理
        1.5.3 食品加工
        1.5.4 海水发电
    1.6 正渗透技术面临的挑战
        1.6.1 浓差极化
        1.6.2 膜污染
    1.7 正渗透膜研究方向
        1.7.1 多孔支撑层的改性
        1.7.2 对活性分离层进行改性
    1.8 选题背景及课题提出
    1.9 课题研究内容
第二章 氧化锌纳米棒掺杂正渗透复合膜的制备及表征
    2.1 引言
    2.2 实验材料和方法
        2.2.1 实验试剂及仪器
        2.2.2 纳米氧化锌棒的合成制备
        2.2.3 纳米氧化锌棒改性
        2.2.4 纳米氧化锌棒的表征
        2.2.5 基膜的制备
        2.2.6 正渗透复合膜的制备
        2.2.7 基膜和复合膜的表征
        2.2.8 复合膜渗透性能表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 XRD分析
        2.3.2 SEM与 EDS图像
        2.3.3 氧化锌稳定性分析
        2.3.4 膜孔隙率及亲水性
        2.3.5 膜渗透性能评价
    2.4 本章小结
第三章 电气石掺杂正渗透复合膜的制备与表征
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 实验设备
        3.2.3 电气石改性
        3.2.4 基质和TFC正渗透复合膜的制备
        3.2.5 膜渗透性能测试
        3.2.6 基膜孔隙率及亲水性
        3.2.7 抗菌实验
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 电气石粉及电气石粉复合膜的表征
        3.3.2 复合膜正渗透性能
        3.3.3 膜抗菌性能评价
    3.4 本章小结
第四章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间的主要科研成果



本文编号：3729084