ZIF-8纳米粒子的制备及其对聚酰胺复合纳滤膜的影响

发布时间：2020-08-10 10:48

【摘要】：本论文以2-甲基咪唑为有机配体,硝酸锌(Zn(NO3)2)提供金属离子在室温下以甲醇为溶剂合成了ZIF-8晶体。通过红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、热重分析(TG)等手段对晶体结构及其生长过程进行了表征。结果表明ZIF-8晶体能够在很短的时间内形成,并且随着反应时间的延长ZIF-8晶体逐渐堆积成六边形的二维结构,进而形成三维十二面体结构。对ZIF-8晶体结构的生长过程的了解有助于通过改变制备条件控制ZIF-8的大小和形态。通过将ZIF-8纳米粒子分散到哌嗪(PIP)水溶液中,与均苯三甲酰氯(TMC)正己烷溶液界面聚合制备含有ZIF-8纳米粒子的聚酰胺复合纳滤膜,ZIF-8纳米粒子具有多孔性、疏水性和带有一定电荷的特性会极大的影响界面聚合过程从而影响复合膜结构和膜表面亲水性和粗糙度。探讨了添加不同浓度的ZIF-8纳米粒子对聚酰胺复合纳滤膜性能的影响。通过红外光谱、扫描电镜、表面元素分析、原子力显微镜、动态水接触角等方法对膜表面的形态、化学结构、膜表面粗糙度以及膜表面的亲水性进行了表征。同时研究了改性后的聚酰胺复合膜的过滤性能(通量和截留)稳定性、热稳定性、耐氯性能等。研究表明：添加0.02 w/v%ZIF-8纳米粒子的聚酰胺复合纳滤膜具有较好的分离性能,对Na2SO4的截留率达到了98.7%,在0.6MPa压力下纯水通量也提高到了46.2 L/m2.h。通过电镜和EDS线扫描证实聚酰胺复合层的厚度大约为80nm,ZIF-8主要存在于聚酰胺层底部和聚砜基膜内。通过膜表面的EDS面扫描可知当ZIF-8粒子的浓度达到0.05 w/v%,其在膜表面存在一定的聚集从而影响了复合膜的性能。600分钟的运行测试结果显示盐截留率和水通量均没有发生明显的变化,这表明ZIF-8可以在聚酰胺复合膜中稳定存在。同时,ZIF-8纳米粒子改性的聚酰胺复合纳滤膜同样具有较好的热稳定性和耐氯性。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893

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本文编号：2787985