有序介孔ZrO 2 /void/TiO 2 固体超强酸填充聚偏氟乙烯膜的性能研究
发布时间：2023-05-10 21:56
聚偏氟乙烯（PVDF）因具有良好的物理化学性能，在室温下耐磨，耐酸碱，耐氯化，抗氧化而成为比较理想的膜材料。PVDF膜被广泛应用于海水淡化、水体净化、废水处理和膜生物反应器等领域。但是在处理废水时，PVDF膜容易被污染由于其具有强疏水性，这导致PVDF膜通量的急剧下降，膜清洗次数频繁，膜使用寿命缩短从而限制了PVDF膜的广泛使用。因此对PVDF膜进行改性制备出亲水性强的PVDF膜来减少清洗次数、延长膜的使用寿命具有十分重要的意义。 本文结合TiO2粒子的光催化性能和SO42-/ZrO2粒子的固体超强酸性，制备出有序介孔ZrO2/void/TiO2固体超强酸（ZVT）核壳粒子，将粒子均匀分散在PVDF中对其进行改性。含油废水处理过程中一些小分子有机物吸附在PVDF膜孔内壁与ZVT粒子接触，通过介孔通道到达TiO2光催化活性中心，在紫外灯照射下有机物分子被降解为CO2和H2O，减轻了有机物对膜造成的污染；SO42-/ZrO2粒子产生的强质子酸中心在PVDF膜表面形成低pH值的酸环境，起降解部分无机氧化物粒子的作用，减轻了无机氧化物对PVDF膜造成的污染。SO42-/ZrO2粒子产生强质子酸...
【文章页数】：79 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
1.2.1 膜分离技术简介
1.2.2 膜污染
1.2.3 膜材料
1.3 PVDF 膜材料的改性
1.3.1 有机-无机共混改性
1.3.2 无机氧化物改性的发展现状
1.4 核壳型纳米复合材料
1.5 改性无机粒子
1.5.1 TiO2光催化粒子
1.5.2 SO4
2-/ZrO2固体超强酸
1.6 本论文选题的目的和意义及主要工作
1.6.1 本论文研究目的和意义
1.6.2 本论文的研究内容
1.6.3 本论文创新点
第二章 有序介孔 ZrO2/void/TiO2固体超强酸的制备与表征
2.1 实验部分
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验仪器
2.1.3 有序介孔 ZrO2/void/TiO2固体超强酸纳米粒子(ZVT)的制备
2.1.4 粒子的表征和性能测试
2.2 实验条件对样品的影响
2.2.1 Ti/Si 比对粒子生长的影响
2.2.2 Ti/Zr 比对粒子生长的影响
2.2.3 硫酸化浸渍时间对 ZVT 粒子酸度的影响
2.2.4 硫酸化煅烧温度对 ZVT 粒子酸度的影响
2.3 表征及测试分析
2.3.1 ZrO2@SiO2@TiO2样品的 SEM 测试
2.3.2 ZVT 样品的 TEM 测试
2.3.3 FT-IR 测试
2.4 本章小结
第三章 有序介孔 ZrO2/void/TiO2固体超强酸/PVDF 复合膜的制备及表征
3.1 实验部分
3.1.1 实验原料
3.1.2 实验仪器
3.1.3 ZVT/PVDF 复合膜的制备
3.1.4 ZVT/PVDF 复合膜的表征及测试
3.2 复合膜的表征分析
3.2.1 复合膜的形态表征
3.2.2 复合膜的亲水性分析
3.2.3 复合膜的孔隙率分析
3.2.4 复合膜的力学性能分析
3.2.5 复合膜的抗压实性能分析
3.3 本章小结
第四章 ZVT/PVDF 复合膜处理含油废水的研究
4.1 实验部分
4.1.1 实验原料
4.1.2 实验仪器
4.1.3 含油废水的配制
4.1.4 含油废水膜通量测试
4.1.5 含油量的测定
4.1.6 固体悬浮物的测定
4.1.7 光催化性能测试
4.2 实验结果与讨论
4.2.1 料液温度对 ZVT/PVDF 复合膜分离含油废水效果的影响
4.2.2 操作压力对 ZVT/PVDF 复合膜分离含油废水效果的影响
4.2.3 料液浓度对 ZVT/PVDF 复合膜分离含油废水效果的影响
4.2.4 添加材料对 PVDF 膜分离含油废水效果的影响
4.2.5 ZVT/PVDF-15 复合膜光催化降解
4.2.6 ZVT/PVDF-15 复合膜处理油田含油废水的效果
4.3 膜的清洗
4.3.1 物理清洗
4.3.2 化学清洗
4.3.3 不同化学清洗时间的清洗效果
4.4 本章小结
第五章 ZVT/PVDF 复合膜耐污染性能的研究
5.1 膜污染机理
5.1.1 浓差极化
5.1.2 膜孔堵塞
5.2 ZVT/PVDF 复合膜的除污机理
5.2.1 光催化除污
5.2.2 固体超强酸除污
5.3 SO4
2-/ZrO2与 PVDF 膜之间的作用机制
第六章 结论
参考文献
发表论文和科研情况说明
附录
致谢
本文编号：3813560
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摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 研究背景
1.2 膜分离技术
1.2.1 膜分离技术简介
1.2.2 膜污染
1.2.3 膜材料
1.3 PVDF 膜材料的改性
1.3.1 有机-无机共混改性
1.3.2 无机氧化物改性的发展现状
1.4 核壳型纳米复合材料
1.5 改性无机粒子
1.5.1 TiO2光催化粒子
1.5.2 SO4
2-/ZrO2固体超强酸
1.6 本论文选题的目的和意义及主要工作
1.6.1 本论文研究目的和意义
1.6.2 本论文的研究内容
1.6.3 本论文创新点
第二章 有序介孔 ZrO2/void/TiO2固体超强酸的制备与表征
2.1 实验部分
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验仪器
2.1.3 有序介孔 ZrO2/void/TiO2固体超强酸纳米粒子(ZVT)的制备
2.1.4 粒子的表征和性能测试
2.2 实验条件对样品的影响
2.2.1 Ti/Si 比对粒子生长的影响
2.2.2 Ti/Zr 比对粒子生长的影响
2.2.3 硫酸化浸渍时间对 ZVT 粒子酸度的影响
2.2.4 硫酸化煅烧温度对 ZVT 粒子酸度的影响
2.3 表征及测试分析
2.3.1 ZrO2@SiO2@TiO2样品的 SEM 测试
2.3.2 ZVT 样品的 TEM 测试
2.3.3 FT-IR 测试
2.4 本章小结
第三章 有序介孔 ZrO2/void/TiO2固体超强酸/PVDF 复合膜的制备及表征
3.1 实验部分
3.1.1 实验原料
3.1.2 实验仪器
3.1.3 ZVT/PVDF 复合膜的制备
3.1.4 ZVT/PVDF 复合膜的表征及测试
3.2 复合膜的表征分析
3.2.1 复合膜的形态表征
3.2.2 复合膜的亲水性分析
3.2.3 复合膜的孔隙率分析
3.2.4 复合膜的力学性能分析
3.2.5 复合膜的抗压实性能分析
3.3 本章小结
第四章 ZVT/PVDF 复合膜处理含油废水的研究
4.1 实验部分
4.1.1 实验原料
4.1.2 实验仪器
4.1.3 含油废水的配制
4.1.4 含油废水膜通量测试
4.1.5 含油量的测定
4.1.6 固体悬浮物的测定
4.1.7 光催化性能测试
4.2 实验结果与讨论
4.2.1 料液温度对 ZVT/PVDF 复合膜分离含油废水效果的影响
4.2.2 操作压力对 ZVT/PVDF 复合膜分离含油废水效果的影响
4.2.3 料液浓度对 ZVT/PVDF 复合膜分离含油废水效果的影响
4.2.4 添加材料对 PVDF 膜分离含油废水效果的影响
4.2.5 ZVT/PVDF-15 复合膜光催化降解
4.2.6 ZVT/PVDF-15 复合膜处理油田含油废水的效果
4.3 膜的清洗
4.3.1 物理清洗
4.3.2 化学清洗
4.3.3 不同化学清洗时间的清洗效果
4.4 本章小结
第五章 ZVT/PVDF 复合膜耐污染性能的研究
5.1 膜污染机理
5.1.1 浓差极化
5.1.2 膜孔堵塞
5.2 ZVT/PVDF 复合膜的除污机理
5.2.1 光催化除污
5.2.2 固体超强酸除污
5.3 SO4
2-/ZrO2与 PVDF 膜之间的作用机制
第六章 结论
参考文献
发表论文和科研情况说明
附录
致谢
本文编号：3813560
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