TiO 2 –SiO 2 固体超强酸纳米管/聚砜复合膜及其应用的研究
发布时间：2023-02-21 11:10
膜技术在污水净化过程中得到了广泛的应用，然而，传统聚砜膜在处理含油废水中的实际应用却受到很大的限制，因为聚砜本身在亲水性、抗压实能力以及抗污染能力方面的存在不足。所以，如何提高聚砜的这些性能有着重要的意义。 将无机粒子填充到有机膜中制备出有机–无机复合膜的方法因其操作简单而受到关注。本文利用了二氧化硅纳米管的中空结构、高长径比、高比表面积等特性，首先制备出了SiO2纳米管，接着在其表面沉积一层TiO2并硫酸化从而得到TiO2-SiO2固体超强酸纳米管(STSN)，其具有长径比的管状结构能使其沿着聚合物链与聚合物之间产生更好的相互作用；同时其固体超强酸的性质能有效的除去膜表面及孔道中的金属氧化物等固悬，从而延长膜的使用寿命。同时STSN的最佳制备工艺被探讨并确定：Ti与Si的摩尔比为1:3；硫酸的浓度为1mol/L；硫酸的浸渍时间为4小时；煅烧温度为600℃。 将STSN添加到聚砜（PSF）膜中通过相转化方法制备出了STSN/PSF复合膜，材料的最佳添加量被确定为10%。SEM电镜图显示STSN/PSF复合膜有着非对称的结构，它有着致密的起分离作用的表层以及多孔的其支撑作用的支撑层。同时...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 研究背景
1.2 膜分离技术简介
1.3 聚砜膜研究进展
1.3.1 聚砜膜材料改性
1.3.2 聚砜膜表面改性
1.3.3 填充无机粒子改性
1.4 SiO2纳米管的研究
1.5 固体超强酸
1.5.1 SO4
2-/MxOy型固体超强酸的种类
1.5.2 SO4
2-/MxOy型固体超强酸常用制备方法
1.6 本论文研究的目的和意义及主要工作
1.6.1 本论文研究的目的和意义
1.6.2 本论文的主要工作
1.6.3 本论文的特色及创新点
第二章 SO4
2--/TiO2-SiO2固体超强酸纳米管的制备与表征
2.1 实验部分
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验仪器
2.1.3 SO4
2--/TiO2–SiO2固体超强酸纳米管的制备
2.1.4 SO4
2--/TiO2–SiO2固体超强酸纳米管的表征和性能测试
2.2 实验结果与讨论
2.2.1 SiO2 和TiO2 的比例对STSN 酸度的影响
2.2.2 硫酸浓度对 STSN 酸度的影响
2.2.3 硫酸浸渍时间对 STSN 酸度的影响
2.2.4 煅烧温度对 STSN 酸度的影响
2.3 样品的表征及性能测试分析
2.3.1 SiO2 纳米管的形态
2.3.2 样品的 FT-IR 测试和分析
2.4 本章小结
第三章 SO4
2--/TiO2–SiO2固体超强酸纳米管/聚砜复合膜的制备与表征
3.1 实验部分
3.1.1 实验原料
3.1.2 实验仪器
3.1.3 聚砜复合膜的制备
3.1.4 STSN/PSF 复合膜的表征及测试
3.2 实验结果与讨论
3.2.1 不同 STSN 添加量对膜通量的影响
3.2.2 不同 STSN 添加量对膜拉伸强度及伸长率的影响
3.2.3 不同 STSN 添加量对膜亲水性能的影响
3.3 STSN/PSF 复合膜的表征及性能测试分析
3.3.1 STSN/PSF 复合膜的形态分析
3.3.2 STSN/PSF 复合膜的抗压实性能分析
3.3.3 STSN/PSF 复合膜力学性能分析
3.3.4 STSN/PSF 复合膜亲水性分析
3.4 本章小结
第四章 SO4
2-/TiO2–SiO2固体超强酸纳米管/聚砜复合膜在处理含油废水中的应用
4.1 实验部分
4.1.1 实验原料
4.1.2 实验仪器
4.1.3 含油废水的配置及处理
4.1.4 含油废水浓度的测定
4.1.5 STSN/PSF 复合膜处理含油废水截留率的测定
4.1.6 固体悬浮物的测量
4.2 实验结果与讨论
4.2.1 料液浓度对膜分离性能的影响
4.2.2 料液温度对膜分离性能的影响
4.2.3 操作压力对膜分离性能的影响
4.2.4 填充不同粒子对膜分离性能的影响
4.2.5 处理油田采出水时膜性能的研究
4.3 膜清洗与再生
4.3.1 反冲洗对膜运行性能的影响
4.3.2 化学清洗对膜运行性能的影响
4.3.3 超声对膜化学清洗效果的影响
4.3.4 不同洗液对化学清洗效果的影响
4.4 本章小结
第五章 SO4
2-/TiO2–SiO2固体超强酸纳米管/聚砜复合膜作用机理研究
5.1 膜污染机理研究
5.2 STSN 固体超强酸酸性机理
5.2.1 SO4
2-/MxOy型固体超强酸的酸中心模型
5.2.2 复合金属氧化物酸性产生机理
5.3 STSN 固体超强酸与膜的作用机理
第六章 结论
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
附录
致谢
本文编号：3747607
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 研究背景
1.2 膜分离技术简介
1.3 聚砜膜研究进展
1.3.1 聚砜膜材料改性
1.3.2 聚砜膜表面改性
1.3.3 填充无机粒子改性
1.4 SiO2纳米管的研究
1.5 固体超强酸
1.5.1 SO4
2-/MxOy型固体超强酸的种类
1.5.2 SO4
2-/MxOy型固体超强酸常用制备方法
1.6 本论文研究的目的和意义及主要工作
1.6.1 本论文研究的目的和意义
1.6.2 本论文的主要工作
1.6.3 本论文的特色及创新点
第二章 SO4
2--/TiO2-SiO2固体超强酸纳米管的制备与表征
2.1 实验部分
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验仪器
2.1.3 SO4
2--/TiO2–SiO2固体超强酸纳米管的制备
2.1.4 SO4
2--/TiO2–SiO2固体超强酸纳米管的表征和性能测试
2.2 实验结果与讨论
2.2.1 SiO2 和TiO2 的比例对STSN 酸度的影响
2.2.2 硫酸浓度对 STSN 酸度的影响
2.2.3 硫酸浸渍时间对 STSN 酸度的影响
2.2.4 煅烧温度对 STSN 酸度的影响
2.3 样品的表征及性能测试分析
2.3.1 SiO2 纳米管的形态
2.3.2 样品的 FT-IR 测试和分析
2.4 本章小结
第三章 SO4
2--/TiO2–SiO2固体超强酸纳米管/聚砜复合膜的制备与表征
3.1 实验部分
3.1.1 实验原料
3.1.2 实验仪器
3.1.3 聚砜复合膜的制备
3.1.4 STSN/PSF 复合膜的表征及测试
3.2 实验结果与讨论
3.2.1 不同 STSN 添加量对膜通量的影响
3.2.2 不同 STSN 添加量对膜拉伸强度及伸长率的影响
3.2.3 不同 STSN 添加量对膜亲水性能的影响
3.3 STSN/PSF 复合膜的表征及性能测试分析
3.3.1 STSN/PSF 复合膜的形态分析
3.3.2 STSN/PSF 复合膜的抗压实性能分析
3.3.3 STSN/PSF 复合膜力学性能分析
3.3.4 STSN/PSF 复合膜亲水性分析
3.4 本章小结
第四章 SO4
2-/TiO2–SiO2固体超强酸纳米管/聚砜复合膜在处理含油废水中的应用
4.1 实验部分
4.1.1 实验原料
4.1.2 实验仪器
4.1.3 含油废水的配置及处理
4.1.4 含油废水浓度的测定
4.1.5 STSN/PSF 复合膜处理含油废水截留率的测定
4.1.6 固体悬浮物的测量
4.2 实验结果与讨论
4.2.1 料液浓度对膜分离性能的影响
4.2.2 料液温度对膜分离性能的影响
4.2.3 操作压力对膜分离性能的影响
4.2.4 填充不同粒子对膜分离性能的影响
4.2.5 处理油田采出水时膜性能的研究
4.3 膜清洗与再生
4.3.1 反冲洗对膜运行性能的影响
4.3.2 化学清洗对膜运行性能的影响
4.3.3 超声对膜化学清洗效果的影响
4.3.4 不同洗液对化学清洗效果的影响
4.4 本章小结
第五章 SO4
2-/TiO2–SiO2固体超强酸纳米管/聚砜复合膜作用机理研究
5.1 膜污染机理研究
5.2 STSN 固体超强酸酸性机理
5.2.1 SO4
2-/MxOy型固体超强酸的酸中心模型
5.2.2 复合金属氧化物酸性产生机理
5.3 STSN 固体超强酸与膜的作用机理
第六章 结论
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
附录
致谢
本文编号：3747607
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