亲水/疏水分离膜的自组装及优先透醇膜的放大制备

发布时间：2023-10-28 16:42

　　自组装作为一类重要的成膜方法,具有成膜物质丰富、方法简便易行和分离层超薄可控化等优势,因此可用于致密分离膜的构建。本文采用动态层层自组装(Layer-by-Layer,Lb L)及单分子层自组装(Self-assembly monolayers,SAMs)技术,分别在有机平板和中空纤维基底以及无机管式基底表面成功构筑了亲水/疏水致密分离膜,通过现代分析手段揭示了分离膜的微观结构、形貌与分离性能之间的构效关系,并实现了膜的放大制备。本研究为亲水/疏水致密分离膜的自组装设计提供理论指导,具有重要的科学意义和应用前景。首先,采用两性氧化物纳米粒子(Zr O2/Al2O3)杂化于聚阳离子和聚阴离子形成纳米粒子包络体结构,考察了纳米粒子包络体的表面电荷性质与粒径大小。Zeta电位表明纳米粒子包络体悬浮液具有稳定性,粒径分析证实聚电解质包络于Zr O2和Al2O3外表面后,其静电斥力和空间位阻有效减少了纳米粒子的团聚。在平板和中空纤维超滤膜上动态层层组装(Lb L)纳米粒子杂化聚电解质多层膜,通过SEM、AFM和EDX对分离层的形貌和结构进行分析证实了不同粒径两性氧化物纳米粒子可以改变多层膜表面形...

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 渗透汽化过程机理及分类
        1.1.1 渗透汽化机理
        1.1.2 渗透汽化技术及其分类
        1.1.3 渗透汽化膜组件形式
    1.2 渗透汽化膜材料及制备方法
        1.2.1 无机材料支撑有机膜
        1.2.2 无机粒子杂化有机膜
        1.2.3 渗透汽化膜的制备方法
    1.3 自组装
        1.3.1 自组装的概念及重要性
        1.3.2 单分子层自组装
        1.3.3 层层自组装
        1.3.4 自组装制备渗透汽化膜
    1.4 本课题研究目的和意义
    1.5 本课题研究的主要内容
    1.6 课题来源
第2章 实验部分
    2.1 实验材料与设备
        2.1.1 实验材料与试剂
        2.1.2 实验设备
    2.2 动态自组装有机/无机杂化/复合膜
        2.2.1 聚电解质纳米粒子包络体溶液的制备方法
        2.2.2 不同多孔基底上组装多层膜的实验方法
        2.2.3 石英基片上多层膜的组装
    2.3 自组装疏水性渗透汽化膜
        2.3.1 SAMs改性PDMS/PSf复合膜制备方法
        2.3.2 SAMs改性ZIF8PDMS/PSf复合膜制备方法
    2.4 滚动涂覆法放大制备疏水性透醇膜
    2.5 渗透汽化评价装置及方法
        2.5.1 渗透汽化实验室评价装置
        2.5.2 渗透汽化中试评价装置
        2.5.3 有机/水体系进料液及透过液分析
        2.5.4 渗透汽化性能计算方法
    2.6 纳滤性能评价装置及方法
        2.6.1 纳滤性能评价装置
        2.6.2 纳滤性能计算方法
    2.7 纳米杂化物以及复合膜改性前后表征
        2.7.1 Zeta电位测试
        2.7.2 激光散射粒度分析
        2.7.3 扫描电镜（SEM）
        2.7.4 透射电镜（TEM）
        2.7.5 原子力显微镜（AFM）
        2.7.6 红外光谱（FTIR）
        2.7.7 热重分析（TGA）
        2.7.8 X射线衍射（XRD）
第3章 亲水性聚电解质杂化膜的层层自组装构建及其应用
    3.1 纳米杂化聚电解质包络体制备与性质研究
    3.2 纳米杂化聚电解质膜制备及渗透汽化性能研究
        3.2.1 纳米杂化聚电解质渗透汽化膜的制备
        3.2.2 纳米杂化聚电解质渗透汽化膜的分离性能研究
    3.3 纳米杂化聚电解质纳滤膜的制备及性能研究
        3.3.1 纳米杂化聚电解质纳滤膜的制备
        3.3.2 纳米杂化聚电解质纳滤膜的分离性能研究
    3.4 本章小结
第4章 疏水性膜材料的分子自组装设计及分离性能研究
    4.1 分子自组装疏水化改性机制研究
    4.2 分子自组装改性疏水性渗透汽化膜及其分离性能研究
    4.3 分子自组装纳微阶层结构超疏水膜表面及其渗透汽化应用
    4.4 本章小结
第5章 优先透醇渗透汽化膜的滚涂自组装及放大
    5.1 自动滚涂装置设计及机械系统
    5.2 滚涂自组装成膜过程研究
    5.3 中试规格膜组器制备及渗透汽化性能研究
    5.4 渗透汽化优先透醇膜示范工程
    5.5 本章小结
结论与建议
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3857377