超疏水/双疏纳米纤维膜的制备及膜蒸馏性能研究
发布时间：2021-06-05 16:44
膜蒸馏是一种新型膜分离技术,在海水淡化、高盐废水处理等方面有着巨大的应用前景。膜蒸馏过程中普遍存在疏水膜材料的润湿和污染问题,同时可用于膜蒸馏过程的膜材料又非常有限,这些都限制了膜蒸馏技术的工业化发展。本文首先通过静电纺丝技术制备得到亲水性聚乙烯醇（PVA）纳米纤维膜,然后通过交联、硅烷偶联、巯基-烯点击化学反应的手段,成功制备出超疏水PVA膜,提供了一种从亲水材料制备疏水膜材料的思路,拓展了膜蒸馏膜材料来源;此外,首次将聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物（PVDF-HFP）和表面能极低的含氟聚倍半硅氧烷（F-POSS）进行混合静电纺丝制备得到具有双疏性能的复合膜,提高了抗润湿能力和抗污染能力。主要研究结果如下:（1）将亲水性SiO2纳米颗粒分散在PVA水溶液中,通过静电纺丝法制备得到Si02掺杂的PVA纳米纤维膜,然后经过多步化学改性得到超疏水的PVA膜（F-PVA）。研究发现,由于纳米颗粒的引入,Si02纳米颗粒在纤维表面发生团聚,构筑了具有多级粗糙结构的纳米纤维。化学改性对膜的表面成分和表面润湿性影响大,改性后的F-PVA膜表面的F的含量和CF3官能团含量显著增加,膜表面的疏水性提高,水...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)北京市
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 膜蒸馏技术简术
1.1.1 膜蒸馏技术原理和特点
1.1.2 膜蒸馏的分类
1.1.3 膜蒸馏的应用进展
1.2 膜蒸馏膜
1.2.1 膜蒸馏膜的特点
1.2.2 膜蒸馏膜材料
1.2.3 常见制膜工艺
1.3 静电纺丝制备膜蒸馏膜材料
1.3.1 静电纺丝工艺
1.3.2 静电纺丝的影响参数
1.3.3 膜蒸馏用静电纺丝纤维膜
1.4 超疏/双疏膜蒸馏膜研究进展
1.4.1 静电纺丝法
1.4.2 表面涂覆法
1.4.3 化学改性法
1.5 点击化学反应
1.6 本论文研究内容
第2章 超疏水PVA纳米纤维膜的制备及膜蒸馏性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料和仪器设备
2.2.2 静电纺丝PVA纳米纤维膜的制备
2.2.3 PVA纳米纤维膜的表面疏水改性
2.3 膜的表征
2.3.1 膜的形貌和结构表征
2.3.2 膜的表面成分表征
2.3.3 膜的水穿透压力
2.3.4 接触角滚动角测试
2.3.5 DCMD脱盐性能测试
2.4 实验结果与讨论
2.4.1 改性前后PVA膜的形貌结构分析
2.4.2 改性前后PVA膜的表面成分分析
2.4.3 改性后膜的疏水性和耐化学性分析
2.4.4 DCMD脱盐性能测试
2.5 本章小结
第3章 F-POSS双疏复合膜的制备及双疏特性影响因素研究
3.1 引言
3.2 实验方法
3.2.1 聚倍半硅氧烷(F-POSS)的合成
3.2.2 F-POSS/PVDF-HFP复合膜的制备
3.3 表征方法
3.3.1 纺丝溶液粘度测试
3.3.2 膜的形貌和结构表征
3.3.3 膜的表面成分
3.3.4 水穿透压力
3.3.5 接触角及滚动角测试
3.4 实验结果与讨论
3.4.1 F-POSS的合成与表征
3.4.2 复合膜的形貌结构和成分分析
3.4.3 复合膜的疏水特性
3.4.4 后处理工艺对膜表面的影响
3.4.5 双疏膜的耐化学性和机械稳定性分析
3.5 本章小结
第4章 双疏复合膜在DCMD中的行为研究和润湿机理分析
4.1 引言
4.2 实验部分和XDLVO理论计算
4.2.1 DCMD脱盐性能测试
4.2.2 XDLVO理论计算
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 基膜与双疏复合膜在DCMD中的对比
4.3.2 双疏表面与污染物之间作用力分析
4.3.3 膜表面的润湿和污染现象
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]粉末烧结法制备超高分子量聚乙烯微孔滤材[J]. 高枢健,何继敏,鲍泉,丁筠,李保华. 塑料. 2018(05)
[2]特殊精馏技术[J]. 张在春,王续宝. 山东化工. 2017(07)
[3]NIPS法聚偏氟乙烯超滤膜的制备与应用[J]. 吕晓龙,武春瑞,张昊,赵丽华. 中国工程科学. 2014(12)
[4]鼓气强化循环气扫式膜蒸馏过程研究[J]. 高薇,于文静,武春瑞,吕晓龙. 水处理技术. 2011(03)
[5]膜蒸馏技术最新研究现状及进展[J]. 王许云,张林,陈欢林. 化工进展. 2007(02)
[6]膜蒸馏法对含甲醇废水的处理实验研究[J]. 刘金生. 特种油气藏. 2003(04)
本文编号：3212533
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)北京市
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 膜蒸馏技术简术
1.1.1 膜蒸馏技术原理和特点
1.1.2 膜蒸馏的分类
1.1.3 膜蒸馏的应用进展
1.2 膜蒸馏膜
1.2.1 膜蒸馏膜的特点
1.2.2 膜蒸馏膜材料
1.2.3 常见制膜工艺
1.3 静电纺丝制备膜蒸馏膜材料
1.3.1 静电纺丝工艺
1.3.2 静电纺丝的影响参数
1.3.3 膜蒸馏用静电纺丝纤维膜
1.4 超疏/双疏膜蒸馏膜研究进展
1.4.1 静电纺丝法
1.4.2 表面涂覆法
1.4.3 化学改性法
1.5 点击化学反应
1.6 本论文研究内容
第2章 超疏水PVA纳米纤维膜的制备及膜蒸馏性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料和仪器设备
2.2.2 静电纺丝PVA纳米纤维膜的制备
2.2.3 PVA纳米纤维膜的表面疏水改性
2.3 膜的表征
2.3.1 膜的形貌和结构表征
2.3.2 膜的表面成分表征
2.3.3 膜的水穿透压力
2.3.4 接触角滚动角测试
2.3.5 DCMD脱盐性能测试
2.4 实验结果与讨论
2.4.1 改性前后PVA膜的形貌结构分析
2.4.2 改性前后PVA膜的表面成分分析
2.4.3 改性后膜的疏水性和耐化学性分析
2.4.4 DCMD脱盐性能测试
2.5 本章小结
第3章 F-POSS双疏复合膜的制备及双疏特性影响因素研究
3.1 引言
3.2 实验方法
3.2.1 聚倍半硅氧烷(F-POSS)的合成
3.2.2 F-POSS/PVDF-HFP复合膜的制备
3.3 表征方法
3.3.1 纺丝溶液粘度测试
3.3.2 膜的形貌和结构表征
3.3.3 膜的表面成分
3.3.4 水穿透压力
3.3.5 接触角及滚动角测试
3.4 实验结果与讨论
3.4.1 F-POSS的合成与表征
3.4.2 复合膜的形貌结构和成分分析
3.4.3 复合膜的疏水特性
3.4.4 后处理工艺对膜表面的影响
3.4.5 双疏膜的耐化学性和机械稳定性分析
3.5 本章小结
第4章 双疏复合膜在DCMD中的行为研究和润湿机理分析
4.1 引言
4.2 实验部分和XDLVO理论计算
4.2.1 DCMD脱盐性能测试
4.2.2 XDLVO理论计算
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 基膜与双疏复合膜在DCMD中的对比
4.3.2 双疏表面与污染物之间作用力分析
4.3.3 膜表面的润湿和污染现象
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]粉末烧结法制备超高分子量聚乙烯微孔滤材[J]. 高枢健,何继敏,鲍泉,丁筠,李保华. 塑料. 2018(05)
[2]特殊精馏技术[J]. 张在春,王续宝. 山东化工. 2017(07)
[3]NIPS法聚偏氟乙烯超滤膜的制备与应用[J]. 吕晓龙,武春瑞,张昊,赵丽华. 中国工程科学. 2014(12)
[4]鼓气强化循环气扫式膜蒸馏过程研究[J]. 高薇,于文静,武春瑞,吕晓龙. 水处理技术. 2011(03)
[5]膜蒸馏技术最新研究现状及进展[J]. 王许云,张林,陈欢林. 化工进展. 2007(02)
[6]膜蒸馏法对含甲醇废水的处理实验研究[J]. 刘金生. 特种油气藏. 2003(04)
本文编号：3212533
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