疏水多孔无机膜的制备及其蒸馏脱盐性能研究

发布时间：2017-08-15 16:25

  本文关键词：疏水多孔无机膜的制备及其蒸馏脱盐性能研究

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【摘要】：本文主要从无机膜的制备、疏水改性及膜蒸馏脱盐性能三方面进行研究。对制备非对称硅藻土膜及金属镍膜过程中的影响因素进行了探究,得出两类膜的制备工艺;而后通过接枝有机硅烷对非对称硅藻土膜及金属镍膜进行疏水改性,制备得到疏水性硅藻土膜及疏水性金属镍膜。最后将制备得到的疏水性硅藻土膜及疏水性金属镍膜应用于真空膜蒸馏脱盐试验中,研究这两类膜的膜蒸馏脱盐性能。主要结论如下:(1)以大孔径硅藻土膜为基体,表面喷涂一次SiO2溶胶,400℃烧结2 h后可制备获得表面平均孔径为0.78μm,孔隙率为46%的非对称硅藻土膜。采用辛基三乙氧基硅烷对其进行疏水改性获得疏水性硅藻土膜,改性工艺参数为:醇水体积比5:1,辛基三乙氧基硅烷浓度0.15 mol/L,改性时间12 h,固化温度110℃,固化时间2 h,改性次数2次。改性后的硅藻土膜与水的接触角可达到149°,气体渗透通量有所降低,纯水渗透通量明显降低。真空膜蒸馏实验表明改性后的硅藻土膜有较好的脱盐性能,在料液温度为80℃、NaCl浓度为3.5 wt%,膜的内侧用抽真空至5×103 Pa的条件下,疏水性硅藻土膜的渗透通量为10.33 L/m2·h,截盐率超过99.90%。(2)以平均粒径为0.5μm的金属镍粉为原材料,在烧结温度为700℃,烧结时间为1 h的工艺条件下,可制备得到平均孔径为0.65μm,孔隙率为34.8%的金属镍膜。沿用硅藻土膜疏水改性工艺对制备的金属镍膜进行疏水改性,改性后,金属镍膜的表面结构形貌没有明显变化,金属镍膜与水的接触角可达到124°,气体渗透通量有所降低,纯水渗透通量明显降低。改性后的金属镍膜应用于真空膜蒸馏试验中有较好的脱盐性能但渗透通量较低,在料液温度为80℃、Na Cl浓度为3.5 wt%,膜的内侧用抽真空至5×103 Pa的条件下,疏水性金属镍膜的渗透通量为2.57 L/m2·h,截盐率可达99.80%。
【关键词】：无机膜 疏水改性 真空膜蒸馏 脱盐
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 引言11
• 1.2 多孔无机膜简介11-14
• 1.2.1 多孔无机膜发展概况及其特点11-12
• 1.2.2 多孔无机膜的分类12-13
• 1.2.3 多孔无机膜的制备技术13-14
• 1.3 疏水性无机膜研究概况14-17
• 1.3.1 疏水性无机膜研究现状14
• 1.3.2 疏水性无机膜的制备方法14-16
• 1.3.3 疏水性无机膜的应用现状16-17
• 1.4 膜蒸馏技术概述17-22
• 1.4.1 膜蒸馏原理及其特点17-19
• 1.4.2 膜蒸馏的分类19-21
• 1.4.3 膜蒸溜技术的应用领域21-22
• 1.5 本文的研究意义及其主要研究内容22-24
• 1.5.1 研究意义22-23
• 1.5.2 研究内容23-24
• 第二章 实验材料及方法24-31
• 2.1 实验原料24
• 2.2 实验主要仪器设备24-25
• 2.3 实验过程及方法25-26
• 2.3.1 疏水性硅藻土膜的制备25-26
• 2.3.2 疏水性金属镍膜的制备26
• 2.4 膜性能表征及分析方法26-29
• 2.4.1 热重分析26
• 2.4.2 膜表面形貌分析26
• 2.4.3 膜孔隙率测定26-27
• 2.4.4 膜孔径分布测定27-28
• 2.4.5 膜疏水性能表征28
• 2.4.6 红外吸收光谱分析28
• 2.4.7 膜渗透性能测试28-29
• 2.5 疏水性无机膜膜蒸馏性能检测29-31
• 2.5.1 溶液电导率与浓度关系曲线拟合29-30
• 2.5.2 膜蒸馏过程中膜渗透通量测定30
• 2.5.3 膜蒸馏过程中膜截盐率测定30-31
• 第三章 疏水性硅藻土膜的制备及其蒸馏脱盐性能研究31-52
• 3.1 非对称硅藻土膜的制备31-38
• 3.1.1 涂膜方式的影响31-32
• 3.1.2 涂膜次数的影响32-34
• 3.1.3 烧结温度的影响34-37
• 3.1.4 烧结时间的影响37-38
• 3.2 硅藻土膜的疏水改性38-44
• 3.2.1 改性液参数的影响39-41
• 3.2.2 接枝聚合工艺参数的影响41-44
• 3.3 硅藻土膜改性结果与膜渗透性能变化44-47
• 3.3.1 改性前后硅藻土膜表面基团分析比较44-45
• 3.3.2 改性前后硅藻土膜表面与水润湿性对比45
• 3.3.3 改性前后硅藻土膜表面形貌对比45-46
• 3.3.4 改性前后硅藻土膜渗透性能的变化46-47
• 3.4 疏水性硅藻土膜真空膜蒸馏脱盐试验47-50
• 3.4.1 料液温度对硅藻土膜的渗透通量及截盐率的影响48-49
• 3.4.2 料液浓度对硅藻土膜的渗透通量及截盐率的影响49
• 3.4.3 运行时间对硅藻土膜的渗透通量及截盐率的影响49-50
• 3.5 本章小结50-52
• 第四章 疏水性金属镍膜的制备及其蒸馏脱盐性能研究52-67
• 4.1 金属镍膜的制备52-57
• 4.1.1 烧结温度对金属镍膜制备的影响53-55
• 4.1.2 烧结时间对金属镍膜制备的影响55-57
• 4.2 金属镍膜的疏水改性57-58
• 4.3 金属镍膜改性结果与膜渗透性能的变化58-62
• 4.3.1 改性前后金属镍膜表面基团分析比较58-59
• 4.3.2 改性前后金属镍膜与水润湿性对比59
• 4.3.3 改性前后金属镍膜表面形貌对比59-60
• 4.3.4 改性前后金属镍膜渗透性能的变化60-62
• 4.4 疏水性金属镍膜真空膜蒸馏脱盐试验62-65
• 4.4.1 料液温度对金属镍膜的渗透通量及截盐率的影响63
• 4.4.2 料液浓度对金属镍膜的渗透通量及截盐率的影响63-64
• 4.4.3 运行时间对金属镍膜的渗透通量及截盐率的影响64-65
• 4.5 本章小结65-67
• 结论67-69
• 参考文献69-79
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果79-80
• 致谢80-81
• 附表81

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本文编号：679169