单宁酸（TA）-3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）涂层的功能化及其在水处理中的应用研究

发布时间：2021-03-23 18:41

　　近年来,基于贻贝仿生的表/界面改性技术在水处理领域得到了广泛的应用。近期本课题组开发了单宁酸（TA）-3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）涂层（TA-APTES涂层）,该涂层具有类似聚多巴胺（PDA）的优异粘附性,同时具有PDA所不具备的丰富的微纳结构,有利于制备性能优异的功能材料。此外,TA和APTES价格低廉,有利于工业应用。在上述基础上,本论文进一步研究了TA-APTES涂层的二次反应活性、稳定性及其在水处理方面的扩展性应用。涂层的二次反应活性对涂层的扩展性应用具有重要意义。因此,我们首先考察了涂层的二次反应活性,并在此基础上制备了多种水处理用功能材料:吸附材料、催化材料、油水分离材料。结果表明:TA-APTES涂层表面含有大量的酚羟基和少量的氨基,具有类似于PDA涂层的二次反应活性,为该涂层的进一步功能化制备多种功能材料提供了良好的平台。我们选取了 PDA涂层作为对比,利用同样的二次改性方法和步骤,分别制备了TA-APTES涂层和PDA涂层的功能材料。研究表明:在相同条件下,基于TA-APTES涂层所得的功能材料的性能远优于PDA涂层的材料,具体对比结果如下:（1）通过TA-A... 

【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１染料废水、含油废水污染??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｄｙｅ?ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，?ｏｉｌｙ?ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ?ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ??

?第１章绪论???图１．２贻贝粘附照片图??Ｆｉｇｕｒｅｌ．２?Ｐｈｏｔｏ?ｏｆ?ｍｕｓｓｅｌ?ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ??１．２．１聚多巴胺材料??聚多巴胺（ＰＤＡ）涂层可以通过氢键、静电吸引、螯合和共价键对材料表面进??行改性，由于改性过程的普遍性和有效性，以及所得到的涂层的通用性，受贻??贝启发的表面改性技术已成为表面工程研究的热点，成为水处理领域的热门选??择。聚多巴胺的特点正如贻贝一样，在几乎所有类型的材料表面可以粘附，包??括金属表面、超疏水表面、陶瓷等。由于聚多巴胺上化学基团的多样性，以及??其对几乎所有类型的表面都具有很强的粘附性，因此被广泛应用于各种功能材??料的表面功能化改性，是实现多用途表面功能化的有效平台。??１．２．１．１多巴胺简介??多巴胺是一种神经传导物质，用来帮助细胞传送脉冲，是大脑中含量最丰??富的儿茶酚胺类神经递质，一种既有儿茶酚又有氨基的分子，在空气环境条件??下可自聚合在各种表面形成涂层［３６＿３７］，结构如图１．３所示。此外，氨基和邻苯二??酚基团的存在使得多巴胺具有较强的粘附性能。ＰＷｌｌｉｐ?Ｂ．?Ｍｅｓｓｅｒｓｒｍｔｈ团队［３８］??发现海洋生物贻贝可以牢固的粘附海底岩石上，研宄发现，多巴胺在弱碱性溶??液中可以通过聚合反应形成涂层，通过共价键、ｔｔ－ｔｔ相互作用力牢固的粘附在各??种材料表面，使材料表面性质发生改变。从此，多巴胺成为一种新型改性涂层，??引起了广泛的关注。??３??

层的通用性在水处理方面的广泛应用。Ｘｕ等人报道了一种利用聚多巴??胺涂层来简单制备超亲水涂层的方法［５９］，制备的膜具有超高的透水性，可实现??超低压过滤，是微滤分离油水乳状液的理想方法。聚乙烯亚胺（ＰＥＩ）通过氨基??和ＰＤＡ中儿茶酚基团之间的交联反应，通过共同沉积在聚丙烯微滤膜，表面亲??水性显著提尚。所制备的ＰＤＡ／ＰＥＩ膜具有超尚的透水性，可在常压下对水包油??乳液进行微滤分离。??Ｚｈｕ等人报道了纳米纤维聚多巴胺复合膜吸附镧离子［６（）］，将ＰＤＡ包覆在纳??米纤维上，如图１．５所示制备了一种新型的聚多巴胺（ＰＤＡ）膜，一种涂覆在亲水??ＰＳＦ／ＰＡＮ电纺纳米纤维表面的ＰＤＡ涂层用于吸附Ｌａ?（ＩＩＩ）离子，纤维表面粗糙的??非均质结构有利于ＰＤＡ的附着，形成了具有高比表面积的ＰＤＡ复合膜，ＰＤＡ??膜在水溶液中易吸附Ｌａ（ＩＩＩ）离子，易脱附和再生。ＰＤＡ包覆在纳米纤维上对Ｌａ??（ＩＩＩ）离子的最大吸附量为５９．５?ｍｇ／ｇ。由于镧（ＩＩＩ）对人体淋巴细胞的遗传毒性，工??业工厂排放的含镧废水会污染环境，给人类带来危害，该方法为水中金属离子??的预富集或分离提供了一条新的途径。??ｉｆｉＨ?．?ｋｗｍｔｏｕ??丨＿＿鑑ｉ與！??ｒｏＨ?＼＼??图１．?５将ＰＤＡ涂覆在ＰＡＮ／ＰＳＦ纳米纤维上，对Ｌａ３＋的吸附性能示意图??Ｆｉｇｕｒｅｌ?．５?Ａ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ?ｏｆ?Ｌａ？?ｂｙ?ＰＤＡ?ｃｏａｔｅｄ?ｏｎ?ＰＡＮ／ＰＳＦ?ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ??１．２．１．４聚多巴胺涂层存在的缺点??聚多巴胺的沉积是一个耗时的过程，在大多数材料表面形成涂层时

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3096242