碳纳米材料/PAN多层夹心式复合纳滤膜的制备及结构优化

发布时间：2021-07-12 05:31

　　氧化石墨烯（GO）拥有独特的二维结构、低摩擦阻力、较好的亲水性等,使其结构规整的层状堆砌膜在纳滤方面有很大的应用潜力。但是目前研究较多的真空抽滤法制备的层状堆砌膜因其层间并无明显键合力的存在,在高压驱动下会对膜的整体和层间二维纳米通道结构造成破坏,导致膜的通量和截留显著降低。针对以上问题,本文展开了两方面工作:一是制备多层夹心式复合纳滤膜以提高膜的渗透通量和结构稳定性;二是调节夹心结构进一步优化制膜参数。具体内容如下:本文利用层层自组装技术,以聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDDA）的静电和粘接作用实现GO和酸化多壁碳纳米管（OCNTs）的交替层层自组装制备多层夹心式复合纳滤膜。制备方法是在聚丙烯腈（PAN）超滤基膜表面依次进行PDDA/GO和PDDA/OCNTs双电子层的循环组装最终以PDDA/GO的组装作为终止,可实现GO夹心OCNTs结构的制备。通过研究不同组装层数和不同组装液溶度比对多层夹心式复合纳滤膜的结构和性能的影响,探究优化制备多层夹心结构的参数。首先对组装原材料（PAN基膜和多壁碳纳米管）进行预处理使其表面荷电,通过红外光谱、X射线光电子能谱、原子力显微镜（AFM）和激光粒度... 

【文章来源】：天津工业大学天津市

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
学位论文的主要创新点
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 纳滤技术及纳滤膜简介
        1.1.1 纳滤技术
        1.1.2 纳滤膜简介
    1.2 纳滤膜的制备
        1.2.1 L-S相转化法
        1.2.2 界面聚合法
        1.2.3 表面涂覆法
        1.2.4 表面接枝聚合法
        1.2.5 仿生粘合法
        1.2.6 层层自组装法
    1.3 石墨烯基聚合物复合膜
        1.3.1 石墨烯材料
        1.3.2 石墨烯基复合膜的制备
            1.3.2.1 石墨烯层状薄膜
            1.3.2.2 GO/聚合物复合膜
            1.3.2.3 GO/纳米材料复合膜
        1.3.3 石墨烯基复合膜存在的问题
    1.4 本课题的研究意义和主要内容
        1.4.1 研究意义
        1.4.2 研究内容
第二章 实验条件及表征方法
    2.1 实验原料及仪器设备
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验器材
    2.2 荷电化纳米材料的制备
        2.2.1 氧化石墨的制备
        2.2.2 酸化碳纳米管的制备
    2.3 测试表征
        2.3.1 纳米材料的表征
        2.3.2 多层夹心式复合膜的表征
    2.4 夹心式复合膜的性能评价
        2.4.1 膜的亲水性测定
        2.4.2 膜的纯水通量测定
        2.4.3 膜的染料截留性能测定
第三章 GO夹心OCNTs多层夹心式纳滤膜的制备与表征
    3.1 引言
    3.2 实验
        3.2.1 基膜的预处理
        3.2.2 溶液的配制
        3.2.3 GO夹心OCNTs的多层夹心式纳滤膜的制备
    3.3 荷电化纳米材料的结构表征
        3.3.1 荷电化纳米材料的化学组成分析
        3.3.2 纳米材料微观形貌的表征
    3.4 基膜的表征
        3.4.1 基膜处理时间的选择
        3.4.2 基膜水解前后表观结构变化
    3.5 GO夹心OCNTs的多层夹心式纳滤膜的构建及性能表征
        3.5.1 膜表面Zeta电位分析
        3.5.2 膜表面形貌表征
        3.5.3 膜表面粗糙度分析
        3.5.4 自组装膜的红外光谱
        3.5.5 膜表面的亲水性测试
        3.5.6 复合纳滤膜的水通量和染料截留性能分析
    3.6 本章小结
第四章 GO/OCNTs不同组装比对纳滤膜结构及性能的影响
    4.1 引言
    4.2 实验
        4.2.1 夹心式复合纳滤膜制备
    4.3 GO/OCNTs不同组装比对膜结构及性能的影响
        4.3.1 GO/OCNTs不同组装比对膜表面形貌的影响
        4.3.2 GO/OCNTs不同组装比对膜粗糙度的影响
        4.3.3 GO/OCNTs不同组装比对膜亲水性和通量的影响
        4.3.4 GO/OCNTs不同组装比对复合膜染料截留性能的影响
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
发表论文与科研情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米结构自组装和分子自组装体系[J]. 张立德,牟季美.  物理. 1999(01)
[2]聚酰胺反渗透复合膜成膜机理初探[J]. 高从堦,鲁学仁,鲍志国,张玉楚.  水处理技术. 1993(01)



本文编号：3279309