聚苯胺修饰多孔膜的制备及其油水乳液分离研究

发布时间：2017-07-02 22:07

  本文关键词：聚苯胺修饰多孔膜的制备及其油水乳液分离研究

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【摘要】：工业化进程的加快、频繁的漏油事故及日常生活中产生的大量油性污水,不仅危害环境和人类健康,也对生态系统产生了极坏的影响,因而实现油性污水的回收利用迫在眉睫。油水分离膜由于具有很高的分离效率在油性污水处理方面备受关注。但是现有的油水分离膜在油水乳液分离方面效果不佳,更不能直接实现各种油水乳液的智能分离。为此,本论文通过原位聚合的方法,制备了聚苯胺修饰的多孔膜,通过改变膜表面的粗糙度和润湿性,实现了水包油乳液和油包水乳液的高效智能分离。本论文以滤纸和聚丙烯纤维膜为基体,采用缓慢滴加氧化剂的方法在基体上原位聚合苯胺,实现基体表面粗糙度和润湿性的提高。研究发现,随着苯胺单体浓度、聚合时间、聚合次数增加,基体上聚苯胺的量随之增多,基体表面的粗糙度也随之加大;基体经过聚苯胺修饰后,其水下油接触角和油下水接触角均大于150°,呈现水下超疏油和油下超疏水特性。当苯胺单体浓度达到0.2 mol/L、聚合时间达到5 h时,所制备的聚苯胺滤纸能成功分离油包水乳液,分离效率在99%以上,分离后的液滴尺寸小于1μm;经过10次循环分离后,仍能高效分离油包水乳液,分离效率在99%以上,具有良好的循环使用性能。但聚苯胺滤纸因在水中易溶胀,不能有效分离水包油乳液。为了进一步实现油水乳液的智能分离,用聚苯胺对聚丙烯纤维膜进行改性。当苯胺单体浓度为0.2 mol/L、聚合次数为2次以上,每次聚合时间在4 h时,得到的聚苯胺膜能同时分离水包油乳液和油包水乳液,从而实现油水乳液的高效智能分离。其中,聚苯胺膜对水包油乳液分离液的液滴尺寸较小,分离液的光谱测试中检测不出油相;对油包水乳液分离后的液滴尺寸小于1μm,分离液中水分含量极少,分离效率达到99%以上。聚苯胺修饰膜对水包油乳液和油包水乳液的分离均具有良好的循环使用性能,经10次分离后得到的分离液仍是清澈透明的,表现了优异的循环稳定性。
【关键词】：油水乳液 智能分离 滤纸 聚丙烯纤维膜 聚苯胺 水下超疏油 油下超疏水
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题背景及研究的目和意义9-10
• 1.2 油水乳液分离膜的研究进展10-17
• 1.2.1 水包油型油水分离膜10-14
• 1.2.2 油包水型油水分离膜14-16
• 1.2.3 智能型油水分离膜16-17
• 1.3 现有油水乳液分离膜存在的问题17
• 1.4 本课题的主要研究内容17-19
• 第2章 实验材料与方法19-25
• 2.1 实验材料19
• 2.2 仪器设备19-20
• 2.3 聚苯胺修饰基体及油水乳液的制备20-22
• 2.3.1 聚苯胺修饰滤纸的制备20-21
• 2.3.2 聚苯胺修饰聚丙烯纤维膜的制备21
• 2.3.3 油水乳液的制备21-22
• 2.4 材料的测试与表征22-25
• 2.4.1 扫描电子显微镜（SEM）测试22
• 2.4.2 静态接触角测试22
• 2.4.3 油水乳液分离实验22-23
• 2.4.4 傅里叶变换红外光谱（FTIR）测试23
• 2.4.5 光学显微镜测试23
• 2.4.6 动态光散射（DLS）测试23
• 2.4.7 紫外吸收光谱（UV-Vis spectra）测试23
• 2.4.8 分离效率测试23-24
• 2.4.9 样品循环使用性能测试24-25
• 第3章 聚苯胺修饰滤纸的油水乳液分离性能25-42
• 3.1 引言25
• 3.2 聚苯胺修饰滤纸前后的结构和润湿性能25-31
• 3.2.1 滤纸修饰聚苯胺前后的表面形貌25-27
• 3.2.2 聚苯胺滤纸的FTIR分析27-28
• 3.2.3 聚苯胺滤纸的表面润湿性能28-31
• 3.3 聚苯胺修饰滤纸前后的分离性能31-40
• 3.3.1 油水乳液的分离过程31-32
• 3.3.2 水包油乳液的分离32-34
• 3.3.3 油包水乳液的分离34-36
• 3.3.4 聚苯胺滤纸对油水乳液的分离性能36-38
• 3.3.5 聚苯胺滤纸对油水乳液的分离效率38
• 3.3.6 聚苯胺滤纸的循环使用性能38-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第4章 聚苯胺修饰聚丙烯纤维膜的油水乳液分离性能42-67
• 4.1 引言42
• 4.2 聚苯胺修饰PP膜前后的结构和润湿性能42-50
• 4.2.1 PP膜修饰聚苯胺前后的表面形貌42-45
• 4.2.2 聚苯胺膜的FTIR分析45
• 4.2.3 聚苯胺膜的表面润湿性能45-50
• 4.3 聚苯胺膜的分离性能50-66
• 4.3.1 油水乳液的分离过程50
• 4.3.2 水包油乳液的分离50-54
• 4.3.3 油包水乳液的分离54-56
• 4.3.4 聚苯胺膜对油水乳液的分离性能56-63
• 4.3.5 聚苯胺膜对油水乳液的分离效率63
• 4.3.6 聚苯胺膜的循环使用性能63-66
• 4.4 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-73
• 攻读学位期间发表的学术论文73-75
• 致谢75

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本文编号：511433