陶瓷基正渗透膜的设计制备及脱盐性能研究
发布时间：2021-03-08 07:40
随着世界人口的指数增长以及经济和工业化的快速发展,水资源短缺和水污染问题日益突出。正渗透（FO）技术作为一种新型膜分离技术,具有低能耗、低污染、高水回收率和分离范围广等优点,在海水淡化和污水处理等环境工程领域展现较大的应用潜力。然而,在FO过程中,现有有机膜存在稳定性和亲水性不足、机械强度不高等关键问题限制了其更广泛的应用,尤其在高压、酸碱和有机溶剂等特殊应用。因此,新型FO膜结构设计与性能提升的研究具有重要的现实意义。为解决聚酰胺活性层高质量成膜和脱盐性能提升等关键问题,本文从膜材料选择和膜结构设计出发,以高稳定的低成本莫来石陶瓷膜为载体,通过引入新型纳米复合中间层（二氧化钛/碳纳米管（TiO2/CNT））,制备出高性能陶瓷基FO复合膜。通过对不同支撑体、膜表面、结构特性及FO脱盐性能进行系统表征,探究了纳米复合中间层对膜结构及FO性能的影响规律,进而提出了陶瓷负载活性层的成膜机理和FO盐水传递机理。主要结果结论如下:首先,以低成本的铝矾土和粉煤灰为原材料,制备出具有非对称结构的中空纤维莫来石陶瓷膜,考察了烧结温度对膜的表面形貌、孔径、孔隙率和机械强度的影响。结...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 正渗透膜技术
1.2.1 正渗透膜技术概述及原理
1.2.2 正渗透膜技术的环境意义及应用
1.2.3 正渗透膜技术面临的主要挑战
1.3 正渗透分离膜
1.3.1 正渗透分离膜主要存在的问题
1.3.2 正渗透分离膜材料及其研究进展
1.3.3 正渗透分离膜的制备及其研究进展
1.4 本课题选题依据及立题意义
1.5 研究内容、技术路线及创新点
1.5.1 研究目标和研究内容
1.5.2 主要科学问题及创新点
1.5.3 技术路线和实验方案
2 实验材料与方法
2.1 实验药品及仪器
2.2 表征分析方法
2.2.1 原料成分分析
2.2.2 粒径分析
2.2.3 X射线衍射分析
2.2.4 形貌及元素分析
2.2.5 孔径分析
2.2.6 机械强度
2.2.7 水接触角
2.2.8 原子力显微镜
2.2.9 X射线光电子能谱
2.3 膜的性能测试
2.3.1 膜的分离性能测试
2.3.2 正渗透性能测试
3 中空纤维莫来石陶瓷膜的制备及表征
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原材料的表征
3.2.2 中空纤维莫来石陶瓷膜的制备
3.3 中空纤维莫来石陶瓷膜表征
3.3.1 中空纤维莫来石陶瓷膜的XRD分析
3.3.2 中空纤维莫来石陶瓷膜的孔径分析
3.3.3 中空纤维莫来石陶瓷膜的SEM分析
3.3.4 中空纤维莫来石陶瓷膜的表面孔隙率分析
3.3.5 中空纤维莫来石陶瓷膜的机械强度分析
3.4 本章小结
4 莫来石基正渗透复合膜的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 莫来石基正渗透复合膜的制备
4.3 莫来石基正渗透复合膜的表征
4.3.1 中空纤维莫来石支撑体的表征
4.3.2 莫来石基正渗透复合膜的表面形貌
4.3.3 莫来石基正渗透复合膜的表面性质
4.4 莫来石基正渗透复合膜性能研究
4.5 本章小结
5 纳米二氧化钛中间层对莫来石基正渗透复合膜的性能影响
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 纳米二氧化钛分散液的制备
5.2.2 纳米二氧化钛-莫来石基复合膜的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 纳米二氧化钛中间层对基底膜的影响
5.3.2 纳米二氧化钛中间层对聚酰胺层的影响
5.3.3 纳米二氧化钛中间层对正渗透性能的影响
5.4 本章小结
6 纳米二氧化钛/碳纳米管中间层对莫来石基正渗透复合膜的性能影响
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 碳纳米管分散液的制备
6.2.2 纳米二氧化钛/碳纳米管-莫来石基正渗透复合膜的制备
6.3 结果与讨论
6.3.1 纳米二氧化钛/碳纳米管中间层对基底膜的影响
6.3.2 纳米二氧化钛/碳纳米管中间层对聚酰胺层的影响
6.3.3 纳米二氧化钛/碳纳米管中间层对正渗透性能的影响
6.3.4 MPD浓度对正渗透性能的影响
6.3.5 TMC浓度对正渗透性能的影响
6.3.6 汲取液浓度对正渗透性能的影响
6.4 不同支撑体的成膜机理和渗透机理研究
6.5 本章小结
结论、不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：3070681
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 正渗透膜技术
1.2.1 正渗透膜技术概述及原理
1.2.2 正渗透膜技术的环境意义及应用
1.2.3 正渗透膜技术面临的主要挑战
1.3 正渗透分离膜
1.3.1 正渗透分离膜主要存在的问题
1.3.2 正渗透分离膜材料及其研究进展
1.3.3 正渗透分离膜的制备及其研究进展
1.4 本课题选题依据及立题意义
1.5 研究内容、技术路线及创新点
1.5.1 研究目标和研究内容
1.5.2 主要科学问题及创新点
1.5.3 技术路线和实验方案
2 实验材料与方法
2.1 实验药品及仪器
2.2 表征分析方法
2.2.1 原料成分分析
2.2.2 粒径分析
2.2.3 X射线衍射分析
2.2.4 形貌及元素分析
2.2.5 孔径分析
2.2.6 机械强度
2.2.7 水接触角
2.2.8 原子力显微镜
2.2.9 X射线光电子能谱
2.3 膜的性能测试
2.3.1 膜的分离性能测试
2.3.2 正渗透性能测试
3 中空纤维莫来石陶瓷膜的制备及表征
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原材料的表征
3.2.2 中空纤维莫来石陶瓷膜的制备
3.3 中空纤维莫来石陶瓷膜表征
3.3.1 中空纤维莫来石陶瓷膜的XRD分析
3.3.2 中空纤维莫来石陶瓷膜的孔径分析
3.3.3 中空纤维莫来石陶瓷膜的SEM分析
3.3.4 中空纤维莫来石陶瓷膜的表面孔隙率分析
3.3.5 中空纤维莫来石陶瓷膜的机械强度分析
3.4 本章小结
4 莫来石基正渗透复合膜的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 莫来石基正渗透复合膜的制备
4.3 莫来石基正渗透复合膜的表征
4.3.1 中空纤维莫来石支撑体的表征
4.3.2 莫来石基正渗透复合膜的表面形貌
4.3.3 莫来石基正渗透复合膜的表面性质
4.4 莫来石基正渗透复合膜性能研究
4.5 本章小结
5 纳米二氧化钛中间层对莫来石基正渗透复合膜的性能影响
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 纳米二氧化钛分散液的制备
5.2.2 纳米二氧化钛-莫来石基复合膜的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 纳米二氧化钛中间层对基底膜的影响
5.3.2 纳米二氧化钛中间层对聚酰胺层的影响
5.3.3 纳米二氧化钛中间层对正渗透性能的影响
5.4 本章小结
6 纳米二氧化钛/碳纳米管中间层对莫来石基正渗透复合膜的性能影响
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 碳纳米管分散液的制备
6.2.2 纳米二氧化钛/碳纳米管-莫来石基正渗透复合膜的制备
6.3 结果与讨论
6.3.1 纳米二氧化钛/碳纳米管中间层对基底膜的影响
6.3.2 纳米二氧化钛/碳纳米管中间层对聚酰胺层的影响
6.3.3 纳米二氧化钛/碳纳米管中间层对正渗透性能的影响
6.3.4 MPD浓度对正渗透性能的影响
6.3.5 TMC浓度对正渗透性能的影响
6.3.6 汲取液浓度对正渗透性能的影响
6.4 不同支撑体的成膜机理和渗透机理研究
6.5 本章小结
结论、不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：3070681
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