近年來(lái),正滲透膜分離技術(shù)以其低污染和低能耗的優(yōu)勢(shì)受到了普遍的關(guān)注。然而,普通的醋酸纖維素(Cellulose Acetate,CA)正滲透膜具有低滲透性和低選擇性的問(wèn)題,因此,對(duì)CA正滲透膜進(jìn)行改性是提高正滲透膜性能的必需環(huán)節(jié)。本論文制備了具有高比表面積的MIL-53(Fe)和MIL-53(Fe)@γ-Al_2O_3,并以MIL-53(Fe)、γ-Al_2O_3和MIL-53(Fe)@γ-Al_2O_3作為膜添加劑來(lái)改善正滲透膜的結(jié)構(gòu)和性能,具體研究?jī)?nèi)容如下:采用溶劑熱法成功制備了MIL-53(Fe),并利用XRD、SEM、FTIR以及N_2吸脫附對(duì)MIL-53(Fe)進(jìn)行了表征與分析。其后將MIL-53(Fe)作為膜添加劑,研制了CA/MIL-53(Fe)混合基質(zhì)正滲透膜,并系統(tǒng)地研究了膜制備過(guò)程中MIL-53(Fe)含量、共混溫度、凝固浴溫度和熱處理溫度對(duì)正滲透膜的影響。得到了最佳的制膜工藝參數(shù):MIL-53(Fe)的最佳含量為0.6 wt.%,最佳共混溫度為50°C,最佳凝固浴溫度為30°C,最佳熱處理溫度為60°C;該條件下所制備的CA/MIL-53(Fe)混合基質(zhì)正滲透膜的水通量和反向鹽通量分別達(dá)到34.9 L/(m~2·h)和2.02 g/(m~2·h)。對(duì)制備的CA/MIL-53(Fe)混合基質(zhì)正滲透膜的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行分析,并與商業(yè)化正滲透膜(HTI膜)和CA正滲透膜進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明,MIL-53(Fe)添加劑改善了正滲透膜的膜孔、親水性和粗糙度,提高了正滲透膜的分離性能。以γ-Al_2O_3為膜添加劑研制了CA/γ-Al_2O_3混合基質(zhì)正滲透膜。通過(guò)SEM、FTIR以及N_2吸脫附手段對(duì)γ-Al_2O_3進(jìn)行了表征與分析,并系統(tǒng)地研究了γ-Al_2O_3含量、共混溫度、凝固浴溫度和熱處理溫度對(duì)膜的影響。得出了最佳的制膜工藝參數(shù):γ-Al_2O_3的最佳含量為0.5 wt.%,最佳共混溫度為60°C,最佳凝固浴溫度為30°C,最佳熱處理溫度為70°C;該條件下所制備的CA/γ-Al_2O_3混合基質(zhì)正滲透膜的水通量和反向鹽通量分別為31.6 L/(m~2·h)和3.57 g/(m~2·h),與HTI膜和CA正滲透膜相比,γ-Al_2O_3的添加提高了正滲透膜的的滲透性能。采用溶劑熱法成功制備了MIL-53(Fe)@γ-Al_2O_3復(fù)合物,并利用XRD、SEM、FTIR以及N_2吸脫附對(duì)MIL-53(Fe)@γ-Al_2O_3進(jìn)行了表征與分析。其后將MIL-53(Fe)@γ-Al_2O_3作為膜添加劑,研制了CA/MIL-53(Fe)@γ-Al_2O_3混合基質(zhì)正滲透膜,并系統(tǒng)地研究了膜制備過(guò)程中MIL-53(Fe)@γ-Al_2O_3含量、共混溫度、凝固浴溫度和熱處理溫度對(duì)膜的影響。得出了最佳的制膜工藝參數(shù):MIL-53(Fe)@γ-Al_2O_3的最佳含量為0.5wt.%,最佳共混溫度為60°C,最佳凝固浴溫度為30°C,最佳熱處理溫度為60°C。該條件下所制備的CA/MIL-53(Fe)@γ-Al_2O_3混合基質(zhì)正滲透膜的水通量和反向鹽通量分別達(dá)到37.1L/(m~2·h)和1.78 g/(m~2·h)。對(duì)制備的CA/MIL-53(Fe)@γ-Al_2O_3混合基質(zhì)正滲透膜進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和性能分析,結(jié)果表明,MIL-53(Fe)@γ-Al_2O_3添加劑改善了正滲透膜的結(jié)構(gòu),提高了正滲透膜的分離性能。最后,將HTI膜和自制的CA正滲透膜、CA/MIL-53(Fe)、CA/γ-Al_2O_3、CA/MIL-53(Fe)@γ-Al_2O_3混合基質(zhì)正滲透膜進(jìn)行海水淡化試驗(yàn)。試驗(yàn)以2 M的葡萄糖溶液作為汲取液、海水作為原料液,測(cè)試了在1 h內(nèi)各個(gè)正滲透膜的水通量和截鹽率的變化情況。在水通量方面,CA/MIL-53(Fe)、CA/γ-Al_2O_3和CA/MIL-53(Fe)@γ-Al_2O_3混合基質(zhì)正滲透膜的水通量明顯優(yōu)于CA正滲透膜和HTI膜;然而自制的正滲透膜的水通量在穩(wěn)定性方面要低于HTI膜。在截鹽率方面,自制的正滲透膜的截鹽率及穩(wěn)定性都低于HTI膜,但CA/MIL-53(Fe)、CA/γ-Al_2O_3和CA/MIL-53(Fe)@γ-Al_2O_3混合基質(zhì)正滲透膜的截鹽率明顯優(yōu)于CA正滲透膜,且CA/MIL-53(Fe)@γ-Al_2O_3混合基質(zhì)正滲透膜的性能要優(yōu)于另外兩種改性膜。
【學(xué)位單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB383.2
【部分圖文】：

基于 MIL-53(Fe)混合基質(zhì)正滲透膜的制備及應(yīng)用研究1 傅里葉變換紅外光譜儀 Nicolet iS50 美國(guó) Thermo Scientific 公司2 掃描電子顯微鏡 S2500 日本 Hitachi 公司3 接觸角測(cè)試儀 OCA40 德國(guó) Dataphysics Instruments 公4 超聲波清洗器 KQ2200 昆山市超聲儀器有限公司滲透膜分離性能測(cè)試方法滲透膜的分離性能一般是利用正滲透的水通量和反向鹽通量或者截鹽率 2.1 是正滲透膜的分離性能測(cè)試裝置圖。在室溫條件下，1 M 的氯化鈉溶，去離子水作為原料液，采用錯(cuò)流方式進(jìn)行測(cè)試。汲取液和原料液所處一樣的，其中在汲取液一側(cè)使用電子天平來(lái)記錄質(zhì)量的變化，原料液一儀來(lái)測(cè)量電導(dǎo)率的變化，利用蠕動(dòng)泵（轉(zhuǎn)速 100 rpm）來(lái)調(diào)節(jié)原料液和汲速。

行熱處理 15 min。3(Fe)的表征方法Fe)的表征方法詳見(jiàn)第二章。膜分離性能的測(cè)定和結(jié)構(gòu)的表征CA 正滲透膜和 CA/MIL-53(Fe)混合基質(zhì)正滲透膜分離性能第二章。(Fe)的表征分析分析 MIL-53(Fe)進(jìn)行了 XRD 分析，見(jiàn)下圖 3.1。

濟(jì)南大學(xué)碩士學(xué)位論文MIL-53(Fe)的XRD譜圖中可以看出，MIL-53(Fe)在2θ為9.2 25.3°出現(xiàn)了明顯的衍射峰，且峰形尖銳，結(jié)晶性能良好，成的 MIL-53(Fe)的出峰位置與文獻(xiàn)中 MIL-53(Fe)的標(biāo)準(zhǔn)卡基IL-53(Fe)納米材料。分析 MIL-53(Fe)進(jìn)行了 FTIR 分析，見(jiàn)下圖 3.2。
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本文編號(hào)：2835765