MOF/GO复合纳滤膜的制备及对染料废水处理性能研究
发布时间：2021-02-12 17:29
随着社会经济发展和水环境恶化,有机染料废水的分离成为水环境保护中不可忽视的重要一环,其色度高、可生化性差、毒性大,对环境和人类健康具有潜在威胁,加强对染料废水处理方法的研究至关重要。在众多技术中纳滤膜分离技术以其处理效果好、无二次污染等优势脱颖而出。为了突破目前膜技术难以同时获得高水通量和高截留率的trade-off上限,本文选用亲水的二维材料氧化石墨烯（GO）作为膜有效截留层,其丰富的羧基、羟基、环氧基团能够提供大量改性位点。传统的GO膜由于相邻纳米片之间的强相互作用,容易堆叠导致层间距变窄,限制了水通量的增加。通过多孔道结构的ZIF-8、亲水性单宁酸（TA）对GO层间距进行调整,为增大水分子运输通道和避免堆积提供了解决方案。并将试验与计算流体力学（CFD）模拟技术结合,为纳滤膜在实际应用中运行方案的设计提供指导。本研究分别采用共混法与层层自组装法制备ZIF-8/GO复合纳滤膜（ZG-NF）,以聚醚砜（PES）膜为基底,利用ZIF-8调节GO层间距,对复合膜材料进行表征和性能测试,比较两种制备方法在不同操作条件下对改性纳滤膜材料的微观结构及染料过滤性能的影响。结果表明ZIF-8的Zn...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯的结构示意图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-11-图1-3单宁酸的化学结构式TA对各种基底材料都有很强的粘附性，由于其分子内大量的邻苯二酚和邻苯三酚基团，易于与各种材料表面发生氢键、π-π堆叠等相互作用。例如TA与GO之间的结合是通过π-π吸附作用，其芳香环易于吸附在GO表面，为GO引入更多羰基及酚羟基等官能团[93]。Ozawa等[94]在GO上覆盖单宁酸和Fe3+的络合物膜，通过TA和GO间弱的π-π堆叠效应、Fe3+与GO表面羟基和羧基的配位作用以及多重氢键作用增强了与GO的结合力，提高亲水性。图1-4TA-Fe3+改性GO原理图[95]近年来，大量研究者们发现TA可以刻蚀ZIF-8颗粒，将二者在膜制备中结合。Liao等[95]将ZIF-8的亲水性中空纳米底物（HHNs）引入聚酰胺层，通过利用TA对固体ZIF-8的蚀刻作用形成空心结构，使HHNs表面增加大量-OH，提高亲水性，增加负电荷性，膜通量提高了1.9倍，复合膜对二价盐离子（Na2SO4）也具有高截留率。Chen等[96]在聚偏胺基质中加入ZIF-8-TA纳米颗粒来制备气体分离复合膜，
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-11-图1-3单宁酸的化学结构式TA对各种基底材料都有很强的粘附性，由于其分子内大量的邻苯二酚和邻苯三酚基团，易于与各种材料表面发生氢键、π-π堆叠等相互作用。例如TA与GO之间的结合是通过π-π吸附作用，其芳香环易于吸附在GO表面，为GO引入更多羰基及酚羟基等官能团[93]。Ozawa等[94]在GO上覆盖单宁酸和Fe3+的络合物膜，通过TA和GO间弱的π-π堆叠效应、Fe3+与GO表面羟基和羧基的配位作用以及多重氢键作用增强了与GO的结合力，提高亲水性。图1-4TA-Fe3+改性GO原理图[95]近年来，大量研究者们发现TA可以刻蚀ZIF-8颗粒，将二者在膜制备中结合。Liao等[95]将ZIF-8的亲水性中空纳米底物（HHNs）引入聚酰胺层，通过利用TA对固体ZIF-8的蚀刻作用形成空心结构，使HHNs表面增加大量-OH，提高亲水性，增加负电荷性，膜通量提高了1.9倍，复合膜对二价盐离子（Na2SO4）也具有高截留率。Chen等[96]在聚偏胺基质中加入ZIF-8-TA纳米颗粒来制备气体分离复合膜，
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于分子分离的氧化石墨烯膜:机遇与挑战（英文）[J]. 刘公平,金万勤. Science China Materials. 2018(08)
[2]氧化石墨烯/聚哌嗪酰胺复合纳滤膜在染料脱除中的应用研究[J]. 王进,赵长伟,吴珍,王涛,李祥,李继定. 膜科学与技术. 2016(06)
[3]变压吸附法净化氢气分析[J]. 孙涛,张厚智,孙兰强. 山东工业技术. 2016(14)
[4]染料废水处理技术方法的研究[J]. 郭理想,阮海兴,陈伟东. 化工管理. 2016(19)
[5]染料废水处理技术发展研究[J]. 曲维峰. 化工管理. 2014(17)
硕士论文
[1]氧化石墨烯复合纳滤膜片层间距调控及其染料分离性能研究[D]. 司学见.江南大学 2019
[2]功能化氧化石墨烯/聚乙烯醇复合材料制备及阻氧性[D]. 周碧茹.华南理工大学 2019
[3]纳滤过程浓差极化行为的CFD模拟与影响因素研究[D]. 岳三峰.哈尔滨工业大学 2018
[4]GO/ZIF-8复合物的制备以及制膜用于丙烯丙烷分离的研究[D]. 王月.中国石油大学（北京） 2017
[5]氧化石墨烯超滤分离膜[D]. 黄虎彪.浙江大学 2014
本文编号：3031212
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯的结构示意图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-11-图1-3单宁酸的化学结构式TA对各种基底材料都有很强的粘附性，由于其分子内大量的邻苯二酚和邻苯三酚基团，易于与各种材料表面发生氢键、π-π堆叠等相互作用。例如TA与GO之间的结合是通过π-π吸附作用，其芳香环易于吸附在GO表面，为GO引入更多羰基及酚羟基等官能团[93]。Ozawa等[94]在GO上覆盖单宁酸和Fe3+的络合物膜，通过TA和GO间弱的π-π堆叠效应、Fe3+与GO表面羟基和羧基的配位作用以及多重氢键作用增强了与GO的结合力，提高亲水性。图1-4TA-Fe3+改性GO原理图[95]近年来，大量研究者们发现TA可以刻蚀ZIF-8颗粒，将二者在膜制备中结合。Liao等[95]将ZIF-8的亲水性中空纳米底物（HHNs）引入聚酰胺层，通过利用TA对固体ZIF-8的蚀刻作用形成空心结构，使HHNs表面增加大量-OH，提高亲水性，增加负电荷性，膜通量提高了1.9倍，复合膜对二价盐离子（Na2SO4）也具有高截留率。Chen等[96]在聚偏胺基质中加入ZIF-8-TA纳米颗粒来制备气体分离复合膜，
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-11-图1-3单宁酸的化学结构式TA对各种基底材料都有很强的粘附性，由于其分子内大量的邻苯二酚和邻苯三酚基团，易于与各种材料表面发生氢键、π-π堆叠等相互作用。例如TA与GO之间的结合是通过π-π吸附作用，其芳香环易于吸附在GO表面，为GO引入更多羰基及酚羟基等官能团[93]。Ozawa等[94]在GO上覆盖单宁酸和Fe3+的络合物膜，通过TA和GO间弱的π-π堆叠效应、Fe3+与GO表面羟基和羧基的配位作用以及多重氢键作用增强了与GO的结合力，提高亲水性。图1-4TA-Fe3+改性GO原理图[95]近年来，大量研究者们发现TA可以刻蚀ZIF-8颗粒，将二者在膜制备中结合。Liao等[95]将ZIF-8的亲水性中空纳米底物（HHNs）引入聚酰胺层，通过利用TA对固体ZIF-8的蚀刻作用形成空心结构，使HHNs表面增加大量-OH，提高亲水性，增加负电荷性，膜通量提高了1.9倍，复合膜对二价盐离子（Na2SO4）也具有高截留率。Chen等[96]在聚偏胺基质中加入ZIF-8-TA纳米颗粒来制备气体分离复合膜，
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于分子分离的氧化石墨烯膜:机遇与挑战（英文）[J]. 刘公平,金万勤. Science China Materials. 2018(08)
[2]氧化石墨烯/聚哌嗪酰胺复合纳滤膜在染料脱除中的应用研究[J]. 王进,赵长伟,吴珍,王涛,李祥,李继定. 膜科学与技术. 2016(06)
[3]变压吸附法净化氢气分析[J]. 孙涛,张厚智,孙兰强. 山东工业技术. 2016(14)
[4]染料废水处理技术方法的研究[J]. 郭理想,阮海兴,陈伟东. 化工管理. 2016(19)
[5]染料废水处理技术发展研究[J]. 曲维峰. 化工管理. 2014(17)
硕士论文
[1]氧化石墨烯复合纳滤膜片层间距调控及其染料分离性能研究[D]. 司学见.江南大学 2019
[2]功能化氧化石墨烯/聚乙烯醇复合材料制备及阻氧性[D]. 周碧茹.华南理工大学 2019
[3]纳滤过程浓差极化行为的CFD模拟与影响因素研究[D]. 岳三峰.哈尔滨工业大学 2018
[4]GO/ZIF-8复合物的制备以及制膜用于丙烯丙烷分离的研究[D]. 王月.中国石油大学（北京） 2017
[5]氧化石墨烯超滤分离膜[D]. 黄虎彪.浙江大学 2014
本文编号：3031212
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