陶瓷膜的表面改性—印迹硅胶的制备及其分离性能

发布时间：2017-08-12 19:29

  本文关键词：陶瓷膜的表面改性—印迹硅胶的制备及其分离性能

  更多相关文章： 镍离子 陶瓷膜 离子印迹 动态膜 吸附

【摘要】：镍是一种被广泛应用于较多领域且会对环境造成较大污染的重金属。镍离子的传统去除方法有电化学法与离子交换等,但是这些方法有很多不足,比如能耗大,需要加入其他的化学试剂等。本文采用陶瓷膜改性技术、离子印迹与动态膜技术去除溶液中的镍离子。首先,对无机陶瓷膜(CM)进行改性,制备改性陶瓷膜(CM-Si O2-A)用于含镍离子废水的处理,并对制备条件进行优化,用SEM、EDX、XRD等仪器表征改性陶瓷膜,同时研究了改性陶瓷膜的水通量及其对镍离子的截留率。结果表明:二氧化硅与二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷(AAAPTS)成功沉积与接枝到陶瓷膜表面,并且接枝了AAAPTS的陶瓷膜孔径减小至大约1.25μm,导致CM-Si O2-A的纯水通量相比于CM下降了84.79%;过滤10 mg L-1的镍离子溶液时,CM-Si O2-A对镍离子的截留性能明显高于只沉积过二氧化硅的陶瓷膜;随着镍离子浓度由10 mg L-1增加到30 mg L-1,CM-Si O2-A对镍离子的截留性能逐渐下降。其次,以Ni2+为模板,AAAPTS为功能单体,环氧氯丙烷为交联剂,以硅胶作为载体,制备了镍离子印迹硅胶聚合物(IIP)与非印迹硅胶聚合物(NIP),然后用FT-IR与TGA等对其表征,并对IIP制备条件进行了优化,研究了其吸附性能与重复利用率。结果表明:镍离子印迹硅胶聚合物的最佳制备条件是先让模板镍离子与功能单体AAAPTS络合,反应时间和温度分别取20 h和80℃;IIP对镍离子的吸附容量比NIP高,二者的饱和吸附容量分别为14.93和5.80 mg g-1;IIP对Ni2+在p H为6.0左右时表现出较高的吸附容量,且IIP对Ni2+的吸附平衡时间在30 min左右;IIP的选择性大约是NIP的6倍;IIP吸附-洗脱重复利用10次后,其吸附容量只减少了9.14%,IIP的吸附容量仍然有较高的数值,其重复利用率较高。最后,制备以陶瓷膜为基体的印迹/非印迹硅胶动态膜(IIP/NIP动态膜),并对制备条件进行了优化,同时研究了CM、IIP与NIP动态膜在处理含镍离子废水时水通量的变化与对镍离子的截留性能。结果表明:制备较优动态膜的最佳跨膜压差为0.10 MPa,印迹硅胶聚合物悬浮液浓度为1.0 g L-1,错流速率为1.0 m s-1,涂膜时间为30 min;CM、IIP与NIP动态膜在处理含镍离子废水过程中,CM的通量衰减率为86.46%左右,而IIP与NIP动态膜的通量衰减率为60%左右,IIP与NIP动态膜的稳态渗透通量较高;随着渗透液总量的增加,CM的总渗透液中镍离子浓度(Cp)基本维持在13.26 mg L-1不变,而IIP/NIP动态膜的Cp呈现出由0/1.2 mg L-1递增到13.26 mg L-1/13.26 mg L-1的趋势,且NIP动态膜的Cp更快的增加到13.26 mg L-1,IIP/NIP动态膜对镍离子表现出一定的截留性能,但IIP动态膜的截留效果更好。
【关键词】：镍离子 陶瓷膜 离子印迹 动态膜 吸附
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ028.8;O631.3
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 含镍废水的来源及危害11-12
• 1.1.1 含镍废水的来源11
• 1.1.2 含镍废水的危害11-12
• 1.2 含镍废水的一般治理方法12-15
• 1.2.1 化学法12-13
• 1.2.2 物理化学法13-14
• 1.2.3 生物化学法14-15
• 1.3 陶瓷膜分离技术15-16
• 1.3.1 陶瓷膜的特点15
• 1.3.2 陶瓷膜的应用15-16
• 1.3.3 陶瓷膜改性技术16
• 1.4 分子(离子)印迹技术16-18
• 1.4.1 分子(离子)印迹技术的原理及特点16-17
• 1.4.2 分子(离子)印迹硅胶聚合物的制备方法17-18
• 1.5 动态膜技术18-19
• 1.5.1 动态膜技术简介18
• 1.5.2 动态膜技术的优点18
• 1.5.3 动态膜技术的应用18-19
• 1.6 课题研究的内容与意义19-21
• 1.6.1 课题的提出及意义19-20
• 1.6.2 课题的主要研究内容20-21
• 第二章 改性陶瓷膜的制备及其分离性能21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 实验内容21-24
• 2.2.1 实验原料及仪器21-22
• 2.2.2 Ni2+标准曲线的测定22
• 2.2.3 陶瓷膜表面改性22-23
• 2.2.4 改性陶瓷膜的表征23
• 2.2.5 沉积条件的优化23-24
• 2.2.6 膜纯水通量的变化24
• 2.2.7 镍离子截留实验24
• 2.3 实验结果与讨论24-32
• 2.3.1 Ni2+标准曲线24-25
• 2.3.2 改性陶瓷膜的表征25-28
• 2.3.3 沉积条件的优化28-29
• 2.3.4 膜纯水通量的变化29-30
• 2.3.5 镍离子截留实验30-32
• 2.4 小结32-33
• 第三章 印迹硅胶聚合物的制备及其分离性能33-47
• 3.1 引言33
• 3.2 实验内容33-37
• 3.2.1 实验原料及仪器33-34
• 3.2.2 印迹硅胶聚合物的制备34-35
• 3.2.3 印迹硅胶聚合物的表征35
• 3.2.4 印迹硅胶聚合物制备条件的优化35-36
• 3.2.5 印迹硅胶聚合物的吸附性能36-37
• 3.2.6 重复利用率实验37
• 3.3 实验结果与讨论37-45
• 3.3.1 印迹硅胶聚合物的表征37-39
• 3.3.2 印迹硅胶聚合物制备条件优化39-40
• 3.3.3 印迹硅胶聚合物的吸附性能40-44
• 3.3.4 重复利用率44-45
• 3.4 小结45-47
• 第四章 印迹硅胶动态膜的制备及其分离性能47-55
• 4.1 引言47
• 4.2 实验内容47-50
• 4.2.1 实验原料及仪器47-49
• 4.2.2 印迹硅胶动态膜的制备49
• 4.2.3 印迹硅胶动态膜制备条件的优化49-50
• 4.2.4 印迹硅胶动态膜性能50
• 4.3 实验结果与讨论50-54
• 4.3.1 印迹硅胶动态膜制备条件的优化50-52
• 4.3.2 印迹硅胶聚合物的性能52-54
• 4.4 小结54-55
• 第五章 结论与展望55-57
• 参考文献57-63
• 致谢63-65
• 附录A(攻读学位期间发表论文及专利)65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 苗秀莲;刘传栋;吕艳伟;;重金属镍对白蜡树种子萌发的影响[J];湖北农业科学;2015年14期

2 陈振国;汪晓军;;两级沉淀法处理电镀含镍废水[J];电镀与涂饰;2014年21期

3 陆继来;曹蕾;周海云;涂勇;刘伟京;;离子交换法处理含镍电镀废水工艺研究[J];工业安全与环保;2013年12期

4 陈玮;王三反;;工业废水中重金属离子回收技术[J];广州化工;2012年21期

5 李艳;康永锋;吴文惠;段吴平;康俊霞;谢晶;;硅胶表面铜离子印迹聚合物的制备和性能研究[J];化学研究与应用;2012年06期

6 尚百伟;田蒙奎;陶文亮;;无机陶瓷膜分离技术的研究进展[J];贵州化工;2012年01期

7 郭琳;查红平;廖小刚;尹丽;柳正葳;;化学沉淀法处理线路板厂含镍废水[J];环境工程;2011年04期

8 崔佳;王鹤立;龙佳;;无机陶瓷膜在水处理中的研究进展[J];工业水处理;2011年02期

9 曾坚贤;郑立锋;叶红齐;孙霞辉;贺勤程;;陶瓷膜净化溶剂油的实验研究[J];过程工程学报;2010年03期

10 王婷婷;潘艳秋;王同华;;二氧化钛动态膜在油水乳化液分离中的应用研究[J];高校化学工程学报;2010年01期

，

本文编号：663263