PA/ZIF自密封纳滤膜原位反扩散生长及性能研究

发布时间：2022-07-29 21:35

　　纳滤膜作为一种低压分离技术,其孔径范围为0.5-2 nm,可用来截留无机盐和小分子有机物（如染料）等。最先进的薄膜复合纳米过滤（TFC-NF）膜基于交联聚酰胺（PA）活性层,该活性层是通过在超滤膜载体上的界面聚合（IP）形成的。为了实现在较高的水渗透下操作来提高它们的分离性能,但是研究人员通常会遇到盐份（如硫酸钠）流失和防污能力弱等的障碍。因此,纳滤膜的研究重点仍然是在不牺牲其硫酸钠截留率和防污能力的情况下,提高其水渗透性能。本文首先从构建具有高的水通量的纳滤膜出发。通过在PIP和TMC的界面聚合过程中引入Zn（Ⅱ）来调节聚酰胺纳滤膜的结构和性能。预加载的硝酸锌和PIP络合限制了水相单体的扩散速度使得膜表面形成了条纹状的大纳米孔（约9.3?）聚酰胺图灵结构。在染料分离实验中,TFC-Zn膜在具有相当高的染料截留率（≈90%）的同时,水渗透通量（≥117.2 L/m~2·h）是未添加六水合硝酸锌的TFC膜的4倍以上。随后,为改善纳滤膜的脱盐性能。通过原位反扩散的方法在聚酰胺膜纳米孔处引入ZIF材料,在膜表面构建了水通道。有机配体和金属离子在聚酰胺膜表面的扩散过程主要发生在聚酰胺分离层中的... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 前言
        1.1.1 纳滤膜的现状
        1.1.2 纳滤膜分离机理
        1.1.3 纳滤膜的制备方法
        1.1.4 纳滤膜的应用
    1.2 界面聚合法制备超薄聚酰胺纳滤膜(TFC-NF)
        1.2.1 基膜材料的选取
        1.2.2 界面聚合的参数优化
    1.3 纳米材料改进聚酰胺复合膜(TFN-NF)
        1.3.1 金属有机骨架材料(MOF)及应用
        1.3.2 MOF原位反扩散生长制备无缺陷的纳滤膜
    1.4 课题的研究和提出
第二章 实验部分
    2.1 实验药品
    2.2 实验仪器
    2.3 纳滤膜的表征
        2.3.1 傅里叶变换红外光谱(FTIR)
        2.3.2 X射线衍射仪(XRD)
        2.3.3 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.4 原子力显微镜(AFM)
        2.3.5 透射电子显微镜(TEM)
        2.3.6 膜表面Zeta电位
        2.3.7 膜表面接触角(WCA)
        2.3.8 X射线光电子能谱仪(XPS)
        2.3.9 电感耦合等离子体发射光谱仪-质谱仪(ICP-MS)
    2.4 纳滤膜的性能评价
        2.4.1 膜对无机盐分离性能评价
        2.4.2 膜对染料分离性能评价
        2.4.3 膜的抗污染性能测试
        2.4.4 膜对PEG截留性能测试
第三章 无机盐诱导形成高通量的PA纳滤膜及性能研究
    3.1 引言
    3.2 TFC-Zn纳滤膜的制备
        3.2.1 TFC膜的制备
        3.2.2 TFC-Zn膜的制备
        3.2.3 TFC-Zn膜的制备过程分析
    3.3 TFC-Zn纳滤膜的表征
        3.3.1 膜表面化学结构和化学组成分析
        3.3.2 膜表面形貌分析
        3.3.3 膜表面亲水性和荷电性分析
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 Zn(II)负载量对膜分离性能的影响
        3.4.2 TFC-Zn膜对溶质的截留性能
        3.4.3 TFC-Zn膜的孔径分析
    3.5 本章小结
第四章 PA/ZIF复合纳滤膜的原位反扩散生长及性能研究
    4.1 引言
    4.2 PA/ZIF复合纳滤膜的制备
        4.2.1 TFC膜的制备
        4.2.2 TFN-ZIF膜的制备
        4.2.3 CM膜的制备
    4.3 PA/ZIF复合纳滤膜的流程图
    4.4 PA/ZIF复合纳滤膜的表征
        4.4.1 膜表面化学结构和化学组成分析
        4.4.2 膜表面形貌分析
        4.4.3 膜表面粗糙度、亲水性和电荷性分析
    4.5 结果与讨论
        4.5.1 Zn(II)负载量对膜分离性能的影响
        4.5.2 浸泡时间对膜分离性能的影响
        4.5.3 不同种类的PA/ZIF膜的分离性能的影响
        4.5.4 PA/ZIF膜的抗污染性能
    4.6 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简历
    2 攻读博士/硕士学位期间发表的学术论文
    3 参加的科研项目及获奖情况
    4 发明专利
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]图灵结构聚酰胺分离膜突破纳滤膜的透水极限[J]. 王献红.  高分子学报. 2018(06)



本文编号：3667224