rGO-CNT/TiO 2 复合膜在电场作用下的脱色与抗污染性能研究
发布时间：2024-03-02 11:42
与常规的污水处理技术和消毒技术相比,电化学水处理技术具高电催化活性和电化学氧化效率,因而在水处理领域具有广阔的应用前景。在本研究中,基于碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)膜的优异的导电性和分离性能,通过二氧化钛(TiO2)改性CNT材料,以期提升其渗透性和抗污染性;利用导电性的还原氧化石墨烯(Reduced graphene oxide,rGO)作为致密光滑且亲水的膜表面,以期提升复合膜的抗污染性。以rGO-CNT/TiO2复合膜作电极,将膜分离技术与电化学技术耦合,通过自制的平板过滤器,在电场强化辅助作用下,改善复合膜的抗污染性能,赋予复合膜电化学氧化还原功能。主要研究内容总结如下:(1)复合膜制备方法的探索与表征。首先,采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(Graphene oxide,GO),再由抗坏血还原GO制备rGO,采用超声分散的方式制备rGO分散液;然后,利用两亲表面活性剂气溶胶OT作为电荷诱导剂和超声分散的方式,以控制变量法制备不同比例的CNT和TiO2分散液;最后,通过真空抽滤的方式...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 膜分离水处理技术概述
1.2.1 膜污染概述
1.2.2 膜污染机理
1.2.3 膜污染模型
1.2.4 电场强化膜过滤处理技术
1.3 纳米复合膜材料概述
1.3.1 碳纳米管膜在水处理中的研究进展
1.3.2 石墨烯膜在水处理中的研究进展
1.3.3 二氧化纳米钛颗粒在催化氧化中的研究进展
1.4 课题的提出
1.4.1 研究目的和意义
1.4.2 研究内容
1.4.3 技术路线
1.4.4 主要创新点
第二章 实验材料与研究方法
2.1 实验化学试剂与实验设备
2.1.1 支撑膜材料
2.1.2 实验材料与试剂
2.1.3 实验设备
2.2 复合膜的制备
2.2.1 化学还原氧化石墨烯的制备
2.2.2 rGO-CNT/TiO2复合膜的制备
2.3 复合膜性能测试装置
2.3.1 平板过滤器
2.3.2 平板错流过滤系统
2.3.3 复合膜的脱色性能测试
2.3.4 复合膜水通量测试
2.3.5 复合膜抗污染性能测试
2.4 复合膜的表征测试分析方法
2.4.1 傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析
2.4.2 热重(TG)分析
2.4.3 原子力电子显微镜(AFM)测试
2.4.4 扫描电子显微镜(SEM)测试
2.4.5 透射电子显微镜(TEM)测试
2.4.6 X射线光电子能谱(XPS)分析
2.4.7 X射线衍射(XRD)分析
2.4.8 接触角(CA)测试
第三章 复合膜的表征
3.1 化学还原氧化石墨烯膜的表征
3.1.1 化学还原氧化石墨烯膜的FTIR、TG、XPS表征
3.1.2 化学还原氧化石墨烯膜形貌表征与晶体结构表征
3.2 碳纳米管/二氧化钛复合膜的表征
3.2.1 碳纳米管/二氧化钛复合膜的SEM表征
3.2.2 碳纳米管/二氧化钛复合膜的TEM表征
3.2.3 碳纳米管/二氧化钛复合膜的的XPS和XRD表征
3.3 rGO-CNT/TiO2复合膜的表征
3.3.1 rGO-CNT/TiO2复合膜的AFM表征
3.3.2 rGO-CNT/TiO2复合膜的CA表征
3.4 本章小结
第四章 复合膜的性能研究
4.1 复合膜的脱色性能
4.1.1 外加电压对脱色率的影响
4.1.2 TiO2掺杂比例对脱色效率、水通量的影响
4.1.3 电解质对脱色率的影响
4.1.4 pH值对对脱色率的影响
4.1.5 染料浓度对脱色率的影响
4.1.6 染料种类对脱色率的影响
4.1.7 电极(阴极、阳极)对脱色率的影响
4.2 复合膜的抗污染性能
4.2.1 复合膜的抗污染性能测试
4.2.2 外加电压对复合膜抗污染性能的影响
4.2.3 膜污染机理分析
4.3 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读学位期间的主要学术成果
致谢
本文编号：3916806
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 膜分离水处理技术概述
1.2.1 膜污染概述
1.2.2 膜污染机理
1.2.3 膜污染模型
1.2.4 电场强化膜过滤处理技术
1.3 纳米复合膜材料概述
1.3.1 碳纳米管膜在水处理中的研究进展
1.3.2 石墨烯膜在水处理中的研究进展
1.3.3 二氧化纳米钛颗粒在催化氧化中的研究进展
1.4 课题的提出
1.4.1 研究目的和意义
1.4.2 研究内容
1.4.3 技术路线
1.4.4 主要创新点
第二章 实验材料与研究方法
2.1 实验化学试剂与实验设备
2.1.1 支撑膜材料
2.1.2 实验材料与试剂
2.1.3 实验设备
2.2 复合膜的制备
2.2.1 化学还原氧化石墨烯的制备
2.2.2 rGO-CNT/TiO2复合膜的制备
2.3 复合膜性能测试装置
2.3.1 平板过滤器
2.3.2 平板错流过滤系统
2.3.3 复合膜的脱色性能测试
2.3.4 复合膜水通量测试
2.3.5 复合膜抗污染性能测试
2.4 复合膜的表征测试分析方法
2.4.1 傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析
2.4.2 热重(TG)分析
2.4.3 原子力电子显微镜(AFM)测试
2.4.4 扫描电子显微镜(SEM)测试
2.4.5 透射电子显微镜(TEM)测试
2.4.6 X射线光电子能谱(XPS)分析
2.4.7 X射线衍射(XRD)分析
2.4.8 接触角(CA)测试
第三章 复合膜的表征
3.1 化学还原氧化石墨烯膜的表征
3.1.1 化学还原氧化石墨烯膜的FTIR、TG、XPS表征
3.1.2 化学还原氧化石墨烯膜形貌表征与晶体结构表征
3.2 碳纳米管/二氧化钛复合膜的表征
3.2.1 碳纳米管/二氧化钛复合膜的SEM表征
3.2.2 碳纳米管/二氧化钛复合膜的TEM表征
3.2.3 碳纳米管/二氧化钛复合膜的的XPS和XRD表征
3.3 rGO-CNT/TiO2复合膜的表征
3.3.1 rGO-CNT/TiO2复合膜的AFM表征
3.3.2 rGO-CNT/TiO2复合膜的CA表征
3.4 本章小结
第四章 复合膜的性能研究
4.1 复合膜的脱色性能
4.1.1 外加电压对脱色率的影响
4.1.2 TiO2掺杂比例对脱色效率、水通量的影响
4.1.3 电解质对脱色率的影响
4.1.4 pH值对对脱色率的影响
4.1.5 染料浓度对脱色率的影响
4.1.6 染料种类对脱色率的影响
4.1.7 电极(阴极、阳极)对脱色率的影响
4.2 复合膜的抗污染性能
4.2.1 复合膜的抗污染性能测试
4.2.2 外加电压对复合膜抗污染性能的影响
4.2.3 膜污染机理分析
4.3 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读学位期间的主要学术成果
致谢
本文编号：3916806
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