FEP杂化平板膜制备及应用研究

发布时间：2017-08-08 14:23

  本文关键词：FEP杂化平板膜制备及应用研究

  更多相关文章： FEP 无机粒子杂化 平板膜 活性炭 吸附 Fe_2O_3 类Fenton

【摘要】：随着水环境污染的日益严重,要求分离膜在苛刻环境条件下能够长期稳定的运行,因此分离膜材料必须具有很强的稳定性。聚全氟乙丙稀(FEP)具有完全氟化的分子结构,不仅具有极好的化学稳定性和热稳定性,同时还具有较好的可熔融加工性能。本文以FEP为成膜聚合物,分别共混复合无机粒子(粒径20-40nm)(由微纳米级NaCl粒子及界面处理剂等构成)、活性炭(粒径10μm)和Fe203粒子(粒径30-50 nm),采用热压法制备了具有界面孔结构特征的杂化FEP平板膜。首先,以FEP为成膜聚合物,复合无机粒子为成孔剂,邻苯二甲酸二辛酯(DOP)为增塑剂,用热压法制得了具有界面孔结构特征的均质FEP/无机粒子杂化平板膜。研究了复合无机粒子含量对FEP平板膜结构与性能的影响,并对其渗透性能,截留率,孔隙率及机械性能进行表征。结果表明,FEP杂化膜表面无机粒子分布较少,大部分被基质相包裹。由于FEP的低表面能,FEP易与无机粒子发生界面相分离,水溶性无机粒子溶解后形成微孔结构。随无机粒子含量增加,膜孔数量增加,孔隙率和渗透性能明显提高,而碳素墨水截留率有所降低,力学性能呈先增大后减小的趋势。其次,对无机粒子杂化FEP平板膜进一步进行功能化研究。在FEP/无机粒子杂化膜的成膜体系中引入活性炭,用热压法制备了FEP/活性炭/无机粒子杂化平板膜。由于活性炭的引入使FEP微孔膜具有吸附功能。分别研究了FEP/活性炭/无机粒子杂化平板膜的吸附时间、温度、染料种类、超声震荡对染料吸附性能的影响。结果表明,随时间、温度增加杂化膜对染料的吸附量先增大之后达到饱和,超声震荡能明显促进杂化膜对染料的吸附速率。最后,在FEP/无机粒子杂化膜的成膜体系中,引入Fenton反应催化剂Fe2O3,制得均质FEP/Fe2O3/无机粒子杂化平板膜。在类Fenton催化降解染料溶液的反应过程中,研究了Fe2O3含量、H2O2用量、染料溶液的种类、浓度、反应时间和循环次数对类Fenton反应催化氧化效率的影响。结果表明,类Fenton反应对染料溶液具有很好的脱色效果,随Fe2O3含量、H2O2使用量增加,降解率增加。在最佳条件下,染料降解率高达99%以上。且FEP/Fe2O3/无机粒子杂化平板膜多次循环使用,仍具有很好的稳定性。
【关键词】：FEP 无机粒子杂化 平板膜 活性炭 吸附 Fe_2O_3 类Fenton
【学位授予单位】：天津工业大学
【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
• 第一章 前言9-19
• 1.1 我国水资源及污染现状9
• 1.2 染料废水研究现状9-11
• 1.2.1 染料废水来源及危害9-10
• 1.2.2 染料废水特点10
• 1.2.3 染料废水研究现状及处理技术10-11
• 1.3 膜分离技术概述11-13
• 1.3.1 膜分离技术发展及现状11-12
• 1.3.2 膜材料12-13
• 1.3.3 分离膜制备方法13
• 1.4 FEP膜的概况13-15
• 1.4.1 FEP结构及性能13-14
• 1.4.2 FEP膜应用及研究现状14-15
• 1.5 活性炭吸附处理染料废水15-16
• 1.5.1 吸附法15
• 1.5.2 活性炭吸附处理染料废水研究现状15-16
• 1.6 Fenton反应16-17
• 1.6.1 Fenton反应概况16
• 1.6.2 类Fenton反应研究现状16-17
• 1.7 本课题意义17
• 1.8 本课题研究内容17-19
• 第二章 实验部分19-27
• 2.1 原料及试剂19
• 2.2 FEP杂化平板膜制备19-21
• 2.2.1 FEP/无机粒子杂化平板膜制备19-20
• 2.2.2 FEP/活性炭/无机粒子杂化平板膜制备20
• 2.2.3 FEP/Fe_2O_3/无机粒子杂化平板膜制备20-21
• 2.3 结构与性能测试21-27
• 2.3.1 水接触角21
• 2.3.2 形貌观察21
• 2.3.3 纯水通量21
• 2.3.4 气通量21
• 2.3.5 孔隙率21-22
• 2.3.6 碳素墨水截留率22-23
• 2.3.7 力学性能23
• 2.3.8 吸附量23
• 2.3.9 吸附率23-24
• 2.3.10 孔径分布24
• 2.3.11 XPS24
• 2.3.12 降解率24-27
• 第三章 FEP/无机粒子杂化平板膜研究27-35
• 3.1 成膜体系27
• 3.2 结构与性能分析27-34
• 3.2.1 形貌观察27-29
• 3.2.2 接触角29-30
• 3.2.3 纯水通量30-31
• 3.2.4 截留率31-32
• 3.2.5 孔隙率32
• 3.2.6 气通量32-33
• 3.2.7 力学性能33-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第四章 FEP/活性炭/无机粒子杂化平板膜研究35-43
• 4.1 成膜体系35
• 4.2 结果与讨论35-41
• 4.2.1 FEP/活性炭/无机粒子杂化平板膜基本性能35-36
• 4.2.2 吸附条件对FEP/活性炭/无机粒子杂化平板膜吸附染料影响36-40
• 4.2.3 吸附染料前后对FEP/活性炭/无机粒子杂化平板膜形貌的影响40-41
• 4.3 本章小结41-43
• 第五章 FEP/Fe_2O_3/无机粒子杂化平板膜研究43-57
• 5.1 成膜体系43
• 5.2 结果与讨论43-54
• 5.2.1 形貌观察43-44
• 5.2.2 XPS44-45
• 5.2.3 FEP/Fe_2O_3/无机粒子杂化平板膜基本性能45-46
• 5.2.4 类Fenton体系处理染料废水46-51
• 5.2.5 类Fenton催化氧化反应对膜结构和性能的影响51-54
• 5.3 本章小结54-57
• 第六章 结论57-59
• 参考文献59-65
• 发表论文和参加科研情况65-67
• 致谢67

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本文编号：640441