高通量、耐污染荷电纳滤复合膜制备及其脱盐性能研究

发布时间：2017-04-24 02:13

  本文关键词：高通量、耐污染荷电纳滤复合膜制备及其脱盐性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在合成染料过程中,无机盐的存在会严重影响染料的稳定性及纯度。另外,在织物染色过程中,需添加一定量的无机盐(氯化钠,硫酸钠)来提高上染率,由此造成的高盐废水不仅难以处理,而且严重危害环境及人类健康。可见,对染料纯化、染料废水的处理及回用都离不开对大量电解质的处理。然而传统荷电纳滤膜对于二价盐的截留率过高,难以有效实现染料中电解质的脱除。针对上述问题,本文分别采用共混法及原位合成法引入功能化纳米材料,通过相转化法制备疏松型纳滤膜,旨在实现活性染料与电解质的有效分离,主要研究内容如下:(1)壳聚糖-蒙脱土(CS-MMT)复合材料合成及CS-MMT/PES荷负电纳滤膜制备通过静电自组装制备壳聚糖-蒙脱土纳米复合材料,然后将其作为荷电载体共混到聚醚砜(PES)膜材料中,采用相转化法制备的疏松型纳滤膜。结果表明,随着CS-MMT的含量增加,复合纳滤膜的亲水性能及纯水通量得到显著提高。杂化膜对活性黑5和活性红49均表现出较高的截留率,而对盐则表现出较低的截留。另外,杂化膜的通量恢复率达到92%,表现出良好的抗污染性能。(2)氧化石墨烯的两性离子化及GO-PSBMA/PES荷负电纳滤膜制备通过反向原子转移自由基聚合(RATRP),在氧化石墨烯表面接枝两性离子聚合物磺基甜菜碱(PSBMA),采用共混-相转化法制备了GO-PSBMA/PES荷负电纳滤复合膜。结果表明,杂化膜的亲水性比空白膜明显增强,且Zeta电位结果表明膜表面带负电荷。当GO-PSBMA的添加量为0.22 wt.%,杂化膜的纯水渗透性达到了119.8 L m-2 h-1 MPa-1。膜的抗污染实验表明杂化膜具有良好的抗污染性能。杂化膜对活性黑5和活性红49的截留率分别达到97.5%,92%,对二价盐的截留率均在10%左右。(3)基于原位合成聚乙烯亚胺(PEI)纳米颗粒的混合基质膜制备在PES铸膜液中原位合成有机PEI纳米颗粒,随后用溴乙烷做改性剂使其季胺化,最后通过相转化法制备纳滤复合膜,并系统研究了PEI纳米颗粒对复合膜形貌和性能的影响。接触角和含水率测试结果表明了复合膜的亲水性得到显著提高。膜的离子交换容量(IEC)达到了0.72 mmol g-1,Zeta电位测试结果表明PEI初始添加量超过1 wt.%,复合膜表面带正电荷。在0.4 MPa下,膜的纯水通量达到55 L m-2 L-1,通量恢复率为95%,显示出了良好的抗污染性能。复合膜对活性黑5和活性红49截留率分别达到95%、91%左右。对盐的截留顺序为:Mg Cl2Mg SO4Na2SO4Na Cl,其中Mg Cl2和Na2SO4的截留率分别为17.5%,6.5%。由于该疏松型纳滤膜具有很高的活性染料截留率和电解质透过率,使得该类型的处理膜在染料纯化、脱盐及染料废水回用方面具有潜在的应用价值。
【关键词】：疏松结构 荷电纳滤膜 蒙脱土 氧化石墨烯 两性离子聚合物 反向原子转移自由基聚合 原位生成 聚乙烯亚胺纳米颗粒 染料脱盐和纯化
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703;TQ051.893
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-27
• 1.1 荷电纳滤膜11-18
• 1.1.1 荷电纳滤膜研究现状11-13
• 1.1.2 荷电纳滤膜微孔结构及分离机理13-15
• 1.1.3 荷电纳滤膜制备工艺15-18
• 1.1.4 荷电纳滤膜的应用18
• 1.2 混合基质膜18-21
• 1.3 纳滤膜的抗污染研究动态21-25
• 1.3.1 纳滤膜污染机理21-22
• 1.3.2 纳滤膜亲水改性及抗污染性能22-25
• 1.4 本文的研究意义及主要内容25-27
• 2 实验方案和表征方法27-34
• 2.1 实验材料27-28
• 2.2 实验仪器与设备28-29
• 2.3 实验与表征29-34
• 2.3.1 无机纳米材料的表征29
• 2.3.2 复合荷电纳滤膜制备29-30
• 2.3.4 有机无机杂化荷正电纳滤膜制备及表征30-34
• 3 纳米壳聚糖-蒙脱土合成及CS-MMT/PES荷负电纳滤膜制备34-50
• 3.1 引言34-35
• 3.2 实验设计35-36
• 3.2.1 有机-无机杂化纳米材料(CS-MMT)制备35-36
• 3.2.2 CS-MMT/PES杂化荷负电纳滤膜制备36
• 3.3 结果与讨论36-48
• 3.3.1 荷电杂化纳米材料(CS-MMT)的表征36-39
• 3.3.2 CS-MMT/PES杂化荷负电纳滤膜性能表征39-48
• 3.4 小结48-50
• 4 氧化石墨烯的两性离子化及GO-PSBMA/PES荷负电纳滤膜制备50-69
• 4.1 引言50-51
• 4.2 实验设计51-53
• 4.2.1 GO两性离子化制备GO-PSBMA复合材料51-52
• 4.2.2 GO-PSBMA/PES杂化荷负电纳滤膜制备52-53
• 4.3 结果与讨论53-67
• 4.3.1 GO-PSBMA材料表征53-59
• 4.3.2 GO-PSBMA/PES杂化纳滤膜的结构与性能表征59-67
• 4.4 小结67-69
• 5 基于原位合成聚乙烯亚胺(PEI)纳米颗粒的混合基质膜制备69-84
• 5.1 引言69-70
• 5.2 实验设计70-71
• 5.2.1 含有PEI有机纳米颗粒混合基质膜的制备70-71
• 5.3 结果与讨论71-82
• 5.3.1 PEI/PES混合基质膜的性能表征71-82
• 5.4 小结82-84
• 6 结论84-86
• 参考文献86-94
• 个人简历及在攻读硕士期间发表的学术论文94-96
• 作者简介94
• 攻读硕士期间的主要学术成果如下94-96
• 致谢96

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 程长平;许伟民;孙益民;陈栋;楼亚男;谢柏明;;纳滤膜技术在味精二道母液脱色中的应用研究[J];发酵科技通讯;2008年04期

2 俞三传,高从土皆;磺化聚醚砜纳滤膜性能研究[J];水处理技术;2000年02期

  本文关键词：高通量、耐污染荷电纳滤复合膜制备及其脱盐性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：323411