低压复合纳滤膜的制备及性能研究
发布时间：2021-09-24 08:29
本课题分别基于对传统复合膜工艺配方的改进和膜结构优化两个角度,开发了两种低压纳滤膜,并考察他们在较低操作压力下脱除有机染料和无机盐的性能。首先采用单官能团单体—牛磺酸作为添加剂与哌嗪（PIP）配制混合水溶液,与均苯三甲酰氯（TMC）的正己烷溶液在聚砜超滤膜上进行界面聚合,制备薄层纳滤复合（TFC）膜。牛磺酸的最大添加量达到混合溶质的95.5%。核磁共振氢谱（1H NMR）显示牛磺酸和哌嗪之间存在很强的相互作用。在牛磺酸的作用下,PIP单体的移动能力增加,其仲胺基团具结合氯离子能力加强,反应活性提高。随牛磺酸比例增加,膜的渗透通量增加,最低操作压随之降低,膜对Mg SO4的截留呈现减小-增大-减小的趋势。当牛磺酸为水相溶质总质量分率的80 wt%时,复合膜在0.25 MPa下水通量为2.89 L·m-2·h-1·bar-1,Mg SO4截留率高达98.34%。牛磺酸分率为99 wt%时,复合膜的最低操作压降至0.1 MPa,水通量为25.48L·m...
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
通过儿茶酚/PEI共沉积法制备荷正电LNF膜过程示意图
第一章前言9图1-3HNTs-PIL/PES分子分离膜的制备过程Fig.1-3FabricationprocessofHNTs-PIL/PESmolecularseparationmembrane.蒙脱土(MMT)是一种二维无机纳米片，由八面体的氢氧化铝或氢氧化镁片组成，夹层区域包含Na+或Ca2+，化学式为(Al,Mg)2(SiO10)(OH)2·nH2O[103,104]。与埃洛石一样，蒙脱土具备较高的亲水性，同时也具有良好的拉伸性和热稳定性，是一种完美的用于制备无机纳米粒子/聚合物的材料[105]。Mahmoudian[106]等使用超支化环氧树脂(HBE)修饰的蒙脱土纳米粒子与聚苯砜(PPSU)制备出一种亲水性显著提高的共混改性膜。改性后的膜不仅具有较高的水通量和抗污染性能，同时对染料也具有不错的截留能力。当铸膜液中蒙脱土的比例为3wt%时，膜对甲基橙的截留率高达90%。Balkanloo[107]等使用磷酸酸化后的蒙脱土共混改性聚醚砜膜，蒙脱土的聚集增大了膜表面粗糙度，使得膜有效表面积增加，水通量和抗污染性能也随之增加。此外，蒙脱土的加入增大了膜孔隙率但减小了膜孔径，这为膜提供了出色的截留性能，不仅对甲基蓝(86%)和甲基橙(93%)的截留效果显著，而且对Zn2+(90%)、Ni2+(70%)、Cu2+(60%)、Cd2+(60%)等重金属离子也有很强的去除能力。Zhu[108]等将壳聚糖与蒙脱石接枝后与PES共混制备了一种带有负电荷的共混杂化膜。与PES膜相比，该共混膜的水通量增加了一倍，且抗污染性能与机械性能均显著提高。此外由于道南效应，膜对活性黑5与活性红49两种阴离子染料的截留率分别高达87%和85%，同时对氯化钠和氯化镁等无机盐的截留率不到10%，因此适用于含盐废水的染料处理。
天津工业大学硕士学位论文18图2-2复合膜的ATR-IR光谱图Fig.2-2ART-IRspectraofcompositemembranes2.2.2.2XPS光谱表征图2-3是复合膜表面的XPS谱。图2-3a表明，含牛磺酸的T80与T99出现168.08eV处的S元素特征峰。随牛磺酸比例增加，400.08eV处的N元素特征峰减校图2-3b、c、d是分别是T0、T80、T99膜的C1s分峰图，每种化学键的比例列于表2-3中。在T80和T99曲线在284.58eV处出现来自于牛磺酸的C-N-H峰，其比例也从T80的3.09%增加到T99的5.04%。由于T99膜表面残留了更多的牛磺酸残基，因此284.98eV处C-H/C-C峰明显增强，为64.16%。随着牛磺酸比例增加，C-O/C-S峰与COO/N-C=O峰均减小，这证实了酰胺基团密度的降低。图2-3e,f是P80和P99C1s分峰图，尽管在没有出现C-N-H峰，但P80和P99曲线中的COO/N-C=O和C-O/C-S的比率均小于T80和T99。由此可见，牛磺酸降低了功能层的交联密度。然而，与PIP浓度降低的单一影响相比，牛磺酸造成的降低程度有所减轻。在PIP浓度降低的情况下，牛磺酸可在一定程度上维持住一定的交联密度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]A Facile Method for Dye and Heavy Metal Elimination by p H Sensitive Acid Activated Montmorillonite/Polyethersulfone Nanocomposite Membrane[J]. Mehdi Mahmoudian,Peyman Gozali Balkanloo,Ehsan Nozad. Chinese Journal of Polymer Science. 2018(01)
[2]多巴胺辅助聚乙烯亚胺沉积交联的复合纳滤膜制备（英文）[J]. Pei-bin ZHANG,Cui-jing LIU,Jian SUN,Bao-ku ZHU,Li-ping ZHU. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2017(02)
[3]海泡石的酸处理和有机海泡石的制备[J]. 曹伟城,谢襄漓,刘伟,王林江. 化工矿物与加工. 2012(04)
博士论文
[1]基于多巴胺辅助共沉积技术的高性能复合纳滤膜研究[D]. 吕嫣.浙江大学 2018
硕士论文
[1]含有磺酸基团聚酰胺6膜的制备及应用[D]. 任顺.天津工业大学 2019
本文编号：3407435
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
通过儿茶酚/PEI共沉积法制备荷正电LNF膜过程示意图
第一章前言9图1-3HNTs-PIL/PES分子分离膜的制备过程Fig.1-3FabricationprocessofHNTs-PIL/PESmolecularseparationmembrane.蒙脱土(MMT)是一种二维无机纳米片，由八面体的氢氧化铝或氢氧化镁片组成，夹层区域包含Na+或Ca2+，化学式为(Al,Mg)2(SiO10)(OH)2·nH2O[103,104]。与埃洛石一样，蒙脱土具备较高的亲水性，同时也具有良好的拉伸性和热稳定性，是一种完美的用于制备无机纳米粒子/聚合物的材料[105]。Mahmoudian[106]等使用超支化环氧树脂(HBE)修饰的蒙脱土纳米粒子与聚苯砜(PPSU)制备出一种亲水性显著提高的共混改性膜。改性后的膜不仅具有较高的水通量和抗污染性能，同时对染料也具有不错的截留能力。当铸膜液中蒙脱土的比例为3wt%时，膜对甲基橙的截留率高达90%。Balkanloo[107]等使用磷酸酸化后的蒙脱土共混改性聚醚砜膜，蒙脱土的聚集增大了膜表面粗糙度，使得膜有效表面积增加，水通量和抗污染性能也随之增加。此外，蒙脱土的加入增大了膜孔隙率但减小了膜孔径，这为膜提供了出色的截留性能，不仅对甲基蓝(86%)和甲基橙(93%)的截留效果显著，而且对Zn2+(90%)、Ni2+(70%)、Cu2+(60%)、Cd2+(60%)等重金属离子也有很强的去除能力。Zhu[108]等将壳聚糖与蒙脱石接枝后与PES共混制备了一种带有负电荷的共混杂化膜。与PES膜相比，该共混膜的水通量增加了一倍，且抗污染性能与机械性能均显著提高。此外由于道南效应，膜对活性黑5与活性红49两种阴离子染料的截留率分别高达87%和85%，同时对氯化钠和氯化镁等无机盐的截留率不到10%，因此适用于含盐废水的染料处理。
天津工业大学硕士学位论文18图2-2复合膜的ATR-IR光谱图Fig.2-2ART-IRspectraofcompositemembranes2.2.2.2XPS光谱表征图2-3是复合膜表面的XPS谱。图2-3a表明，含牛磺酸的T80与T99出现168.08eV处的S元素特征峰。随牛磺酸比例增加，400.08eV处的N元素特征峰减校图2-3b、c、d是分别是T0、T80、T99膜的C1s分峰图，每种化学键的比例列于表2-3中。在T80和T99曲线在284.58eV处出现来自于牛磺酸的C-N-H峰，其比例也从T80的3.09%增加到T99的5.04%。由于T99膜表面残留了更多的牛磺酸残基，因此284.98eV处C-H/C-C峰明显增强，为64.16%。随着牛磺酸比例增加，C-O/C-S峰与COO/N-C=O峰均减小，这证实了酰胺基团密度的降低。图2-3e,f是P80和P99C1s分峰图，尽管在没有出现C-N-H峰，但P80和P99曲线中的COO/N-C=O和C-O/C-S的比率均小于T80和T99。由此可见，牛磺酸降低了功能层的交联密度。然而，与PIP浓度降低的单一影响相比，牛磺酸造成的降低程度有所减轻。在PIP浓度降低的情况下，牛磺酸可在一定程度上维持住一定的交联密度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]A Facile Method for Dye and Heavy Metal Elimination by p H Sensitive Acid Activated Montmorillonite/Polyethersulfone Nanocomposite Membrane[J]. Mehdi Mahmoudian,Peyman Gozali Balkanloo,Ehsan Nozad. Chinese Journal of Polymer Science. 2018(01)
[2]多巴胺辅助聚乙烯亚胺沉积交联的复合纳滤膜制备（英文）[J]. Pei-bin ZHANG,Cui-jing LIU,Jian SUN,Bao-ku ZHU,Li-ping ZHU. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2017(02)
[3]海泡石的酸处理和有机海泡石的制备[J]. 曹伟城,谢襄漓,刘伟,王林江. 化工矿物与加工. 2012(04)
博士论文
[1]基于多巴胺辅助共沉积技术的高性能复合纳滤膜研究[D]. 吕嫣.浙江大学 2018
硕士论文
[1]含有磺酸基团聚酰胺6膜的制备及应用[D]. 任顺.天津工业大学 2019
本文编号：3407435
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