氧化石墨烯复合膜的制备及其工业废水处理应用研究
发布时间：2021-05-08 04:43
氧化石墨烯（Graphene oxide,GO）作为膜材料中的新型二维材料,可以通过真空过滤,喷涂,旋涂,层层自组装形成层状结构膜,除了GO膜中间层通道的存在,扩展的通道如边缘间隙的皱纹和膜之间的纳米孔道以及片层表面上的官能团提供了快速和选择性传输的路径,在膜法处理工业废水领域表现出优异的前景。然而,纯GO膜由于其表面含有大量亲水性含氧官能团和片层堆叠密集,导致其在水溶液中容易发生溶胀,通量低,且GO膜的高制备成本以及复杂的制备方法也限制了其在实际中的应用。本文以A1203陶瓷片为基体,自制活性炭和氧化石墨烯为原料,通过真空抽滤-烧结法成功将活性炭（AC）插入GO片层中制备了陶瓷支撑体GO/AC复合膜。考察了复合膜的纯水通量、废水分离性能和稳定性。结果表明:因AC撑开了 GO片层且增大了片层间距,扩大了膜内的传输通道,使得GO/AC复合膜的纯水通量较纯GO膜提高了近300倍。GO/AC复合膜对罗丹明B（99.5%）、刚果红（99.3%）、亚甲基蓝（92.8%）、甲基橙（81.5%）染料废水均具有良好的分离效果,在10 h内对刚果红保持稳定的处理效果。然而,GO/AC复合膜对铜离子废水的...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 工业废水概述
1.1.1 重金属工业废水的污染
1.1.2 染料工业废水的污染
1.2 工业废水处理方法
1.2.1 物理法
1.2.2 化学法
1.2.3 生物法
1.3 膜分离技术
1.3.1 膜的分类
1.3.2 膜的过滤方式
1.3.3 膜的分离机理
1.3.4 二维新型膜材料
1.4 氧化石墨烯膜
1.4.1 氧化石墨烯膜的制备方法
1.4.2 氧化石墨烯膜处理工业废水进展
1.5 本课题研究主要内容
2 实验部分
2.1 实验药品及仪器设备
2.1.1 实验所用药品试剂
2.1.2 实验所用仪器设备
2.2 氧化石墨烯复合膜的表征
2.2.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.2 原子力显微镜(AFM)
2.2.3 热重分析仪(TGA)
2.2.4 紫外可见光吸收光谱
2.2.5 X射线光电子能谱仪(XPS)
2.2.6 X射线衍射仪
2.2.7 Zeta电位仪
2.2.8 接触角测试仪
2.2.9 电感耦合等离子体质谱仪
2.3 氧化石墨烯复合膜性能测试评价
2.3.1 氧化石墨烯复合膜分离性能测试装置
2.3.2 氧化石墨烯复合膜分离性能计算方法
2.3.3 氧化石墨烯复合膜吸附性能测试
3 GO/AC复合膜的制备及分离性能研究
3.1 引言
3.2 GO/AC陶瓷支撑体复合膜的制备
3.2.1 氧化石墨烯(GO)的制备
3.2.2 活性炭(AC)的制备
3.2.3 氧化石墨烯/活性炭(GO/AC)复合膜的制备
3.3 GO/AC复合膜体系的表征
3.3.1 自制氧化石墨烯的表征
3.3.2 自制活性炭比表面积和孔径分布
3.3.3 基体Al_2O_3陶瓷片的表征
3.3.4 GO/AC复合膜的结构形貌表征
3.4 GO/AC复合膜的分离性能研究
3.4.1 膜工艺参数对GO/AC复合膜分离性能的影响
3.4.2 GO/AC复合膜的亲水性及水通量
3.4.3 GO/AC复合膜的稳定性能
3.4.4 GO/AC复合膜的分离性能及机理分析
3.5 小结
4 GO/ATP复合膜的制备及分离性能研究
4.1 引言
4.2 GO/ATP复合膜的制备
4.3 GO/ATP复合膜的表征
4.3.1 ATP的形貌分析
4.3.2 GO/ATP复合膜的SEM形貌分析
4.3.3 GO/ATP复合膜的XRD分析
4.3.4 GO/ATP复合膜的Zeta电位分析
4.4 GO/ATP复合膜分离性能研究
4.4.1 膜工艺参数对GO/ATP复合膜分离性能的影响
4.4.2 GO/ATP复合膜的分离性能
4.4.3 GO/ATP复合膜的稳定性
4.5 小结
5 GO/ATP/PVA复合膜的制备及分离性能研究
5.1 引言
5.2 GO/ATP/PVA复合膜的制备
5.3 GO/ATP/PVA复合膜的表征
5.3.1 GO/ATP/PVA复合膜的XRD分析
5.3.2 GO/ATP/PVA复合膜SEM形貌分析
5.3.3 GO/ATP/PVA复合膜的亲水性
5.3.4 GO/ATP/PVA复合膜的Zeta电位
5.4 GO/ATP/PVA复合膜的分离性能
5.4.1 膜工艺参数对GO/ATP/PVA复合膜分离性能的影响
5.4.2 GO/ATP/PVA复合膜的分离性能
5.4.3 GO/ATP复合膜的稳定性
5.5 小结
6 结论
参考文献
致谢
研究成果
作者及导师简介
附件
本文编号：3174695
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 工业废水概述
1.1.1 重金属工业废水的污染
1.1.2 染料工业废水的污染
1.2 工业废水处理方法
1.2.1 物理法
1.2.2 化学法
1.2.3 生物法
1.3 膜分离技术
1.3.1 膜的分类
1.3.2 膜的过滤方式
1.3.3 膜的分离机理
1.3.4 二维新型膜材料
1.4 氧化石墨烯膜
1.4.1 氧化石墨烯膜的制备方法
1.4.2 氧化石墨烯膜处理工业废水进展
1.5 本课题研究主要内容
2 实验部分
2.1 实验药品及仪器设备
2.1.1 实验所用药品试剂
2.1.2 实验所用仪器设备
2.2 氧化石墨烯复合膜的表征
2.2.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.2 原子力显微镜(AFM)
2.2.3 热重分析仪(TGA)
2.2.4 紫外可见光吸收光谱
2.2.5 X射线光电子能谱仪(XPS)
2.2.6 X射线衍射仪
2.2.7 Zeta电位仪
2.2.8 接触角测试仪
2.2.9 电感耦合等离子体质谱仪
2.3 氧化石墨烯复合膜性能测试评价
2.3.1 氧化石墨烯复合膜分离性能测试装置
2.3.2 氧化石墨烯复合膜分离性能计算方法
2.3.3 氧化石墨烯复合膜吸附性能测试
3 GO/AC复合膜的制备及分离性能研究
3.1 引言
3.2 GO/AC陶瓷支撑体复合膜的制备
3.2.1 氧化石墨烯(GO)的制备
3.2.2 活性炭(AC)的制备
3.2.3 氧化石墨烯/活性炭(GO/AC)复合膜的制备
3.3 GO/AC复合膜体系的表征
3.3.1 自制氧化石墨烯的表征
3.3.2 自制活性炭比表面积和孔径分布
3.3.3 基体Al_2O_3陶瓷片的表征
3.3.4 GO/AC复合膜的结构形貌表征
3.4 GO/AC复合膜的分离性能研究
3.4.1 膜工艺参数对GO/AC复合膜分离性能的影响
3.4.2 GO/AC复合膜的亲水性及水通量
3.4.3 GO/AC复合膜的稳定性能
3.4.4 GO/AC复合膜的分离性能及机理分析
3.5 小结
4 GO/ATP复合膜的制备及分离性能研究
4.1 引言
4.2 GO/ATP复合膜的制备
4.3 GO/ATP复合膜的表征
4.3.1 ATP的形貌分析
4.3.2 GO/ATP复合膜的SEM形貌分析
4.3.3 GO/ATP复合膜的XRD分析
4.3.4 GO/ATP复合膜的Zeta电位分析
4.4 GO/ATP复合膜分离性能研究
4.4.1 膜工艺参数对GO/ATP复合膜分离性能的影响
4.4.2 GO/ATP复合膜的分离性能
4.4.3 GO/ATP复合膜的稳定性
4.5 小结
5 GO/ATP/PVA复合膜的制备及分离性能研究
5.1 引言
5.2 GO/ATP/PVA复合膜的制备
5.3 GO/ATP/PVA复合膜的表征
5.3.1 GO/ATP/PVA复合膜的XRD分析
5.3.2 GO/ATP/PVA复合膜SEM形貌分析
5.3.3 GO/ATP/PVA复合膜的亲水性
5.3.4 GO/ATP/PVA复合膜的Zeta电位
5.4 GO/ATP/PVA复合膜的分离性能
5.4.1 膜工艺参数对GO/ATP/PVA复合膜分离性能的影响
5.4.2 GO/ATP/PVA复合膜的分离性能
5.4.3 GO/ATP复合膜的稳定性
5.5 小结
6 结论
参考文献
致谢
研究成果
作者及导师简介
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