聚乙烯基咪唑凝胶复合膜的结构调控及其染料脱除性能的研究

发布时间：2020-06-16 04:18

【摘要】：染料废水的排放对动植物的生存带来很大威胁,因此,染料废水的脱色问题刻不容缓。本文通过原位交联和季铵化交联的方式,快速简单地制备了聚乙烯基咪唑(PVI)凝胶复合多孔膜用作水中染料的快速过滤吸附分离。全文具体研究内容和主要结论如下:本文提出了 PVI和过硫酸铵(APS)形成凝胶的机理,即PVI和APS形成氧化还原体系产生自由基引发PVI交联。这一现象的发现将增加PVI的用途。以APS为交联剂,通过原位交联的方式将PVI凝胶引入到微滤膜上。经过一系列性能优化后,PVI凝胶在底膜上的负载量为9.7%,等电点为8.3。利用其在酸性条件下荷正电的特性,改性膜不仅可以用来处理阴离子染料废水,还能分离阴阳离子染料。当渗透通量提升至500L/m2·h,其对日落黄染料分子的吸附量保持79mg/g不发生改变(脱除效率高于99%)。这比同等吸附量下纳滤膜和超滤膜的通量大得多。此外,改性膜具有优良的酸碱稳定性,解吸附率高达100%。为进一步增强PVI凝胶的荷电强度,增加其在底膜上的负载量,从而提高其通量和吸附量。我们使用季铵化交联PVI的方式,将PVI固定在膜上。性能优化后,PVI凝胶的负载量提高到28.9%,等电点提高到10.8。当渗透通量提升至1000 L/rrm2?h,其对SY染料分子的吸附量为197mg/g。同样地,PVI凝胶在强酸强碱条件下都能与底膜稳定结合。吸附剂与膜过程结合所制备的凝胶复合膜在高通量下依旧能保持对染料优异的吸附性能。这为染料废水中染料的脱除和回收利用提供了新的功能材料。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703;TQ028.8
【图文】：

复合膜,电位图

２．３．４原膜和改性膜的表征逡逑我们采用ＳＥＭ，邋ＡＴＲ－ＦＴＩＲ和ＸＰＳ来分析膜的表面形态和化学组成。从ＳＥＭ逡逑图中可以看出，原膜和３％－０复合膜在表面和断面并无明显的区别（图２．１０邋（ａ），逡逑（ｂ），（ｃ），（ｄ））。这表明当体系中没有ＡＰＳ时，几乎没有ＰＶＩ被固定到膜上。这也逡逑解释了为什么３％－０复合膜对ＳＹ染料基本没有吸附。从图２．１０邋（ｅ）和（ｆ）中逡逑可以看出很多膜孔被填充，并且在断面图中发现表皮层的孔道中也存在着填充物。逡逑但通过原膜和改性膜断面中间位置的电镜图（图２．１０邋（ｇ）和（ｈ）），我们发现在逡逑远离膜表面的位置的孔道中没有ＰＶＩ凝胶的分布。这表明在膜表面和靠近表面逡逑的皮层中都有凝胶分布。逡逑图２．１１是原膜，３％－０复合膜和３％－２％复合膜的ＡＴＲ－ＦＴＩＲ谱图。与原膜逡逑相比，３％－２％复合膜的红外谱图在９１７，１６４８和３１１１ｃｍ－１处有峰出现，分别对逡逑应咪唑环的面内弯曲，咪唑环上Ｃ＝Ｃ伸缩振动和Ｃ－Ｈ伸缩振动峰［９Ｑ］。这表明，逡逑ＰＶＩ被成功固定在膜上。与ＳＥＭ结果相同的是，３°／。－０复合膜与原膜的红外谱图逡逑并没有很大区别

【参考文献】