近年來微生物燃料電池(MFC)備受關(guān)注,尋求廉潔高效,抗污染性能好的微生物燃料電池質(zhì)子交換膜是研究熱點。本文自制了磺化SiO₂納米顆粒并將不同量的SiO₂-SO₃H顆粒摻雜PVDF-g-PSSA均聚物共混成膜,再將不同添加量的SiO₂-SO₃H復(fù)合膜、SiO₂復(fù)合膜、PVDF-g-PSSA膜的親水性能、質(zhì)子傳導(dǎo)率等綜合性能進(jìn)行對比,優(yōu)選出最佳添加量的膜。使用傅立葉紅外光譜儀(FT-IR)、掃描式電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)對SiO₂-SO₃H復(fù)合膜、Si O₂復(fù)合膜、PVDF-g-PSSA膜的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)、表層形貌和晶型構(gòu)造等進(jìn)行表征;利用QCM-D考察三種膜在超純水和50mMPBS溶液中對蛋白質(zhì)的吸附行為,同時測定兩種溶液中BSA及膜的表面ZETA電位以探求膜的抗污染性能。最后將優(yōu)選的SiO₂-SO₃H復(fù)合膜、SiO₂

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 微生物燃料電池
        1.2.1 微生物燃料電池簡介
        1.2.2 微生物燃料電池的發(fā)展
        1.2.3 微生物燃料電池的分類
    1.3 質(zhì)子交換膜技術(shù)
        1.3.1 質(zhì)子交換膜簡介
        1.3.2 質(zhì)子交換膜的質(zhì)子傳遞機(jī)理
        1.3.3 質(zhì)子交換膜的分類
        1.3.4 無機(jī)粒子改性質(zhì)子交換膜
    1.4 質(zhì)子交換膜膜污染問題
        1.4.1 質(zhì)子交換膜膜污染原因及影響
        1.4.2 改性質(zhì)子交換膜抗污染性研究進(jìn)展
    1.5 耗散型石英微天平(QCM-D)技術(shù)
        1.5.1 QCM-D技術(shù)的研究進(jìn)展
        1.5.2 QCM-D在膜污染研究的應(yīng)用
    1.6 本課題研究意義及內(nèi)容
        1.6.1 研究意義
        1.6.2 研究內(nèi)容
        1.6.3 技術(shù)路線
2 實驗材料及方法
    2.1 實驗試劑與儀器
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗設(shè)備與儀器
    2.2 實驗方法
        2.2.1 磺化SiO₂的制備
        2.2.2 質(zhì)子交換膜的制備
        2.2.3 QCM-D膜樣品制備
        2.2.4 PBS緩沖液制備
    2.3 測試分析
        2.3.1 傅里葉紅外光譜(FT-IR)分析
        2.3.2 XPS分析
        2.3.3 掃描電子顯微鏡(SEM)測試
        2.3.4 X射線衍射儀(XRD)分析
        2.3.5 含水率測試
        2.3.6 溶脹率測試
        2.3.7 接觸角測定
        2.3.8 離子交換容量(IEC)測定
        2.3.9 質(zhì)子傳導(dǎo)率測試
        2.3.10 膜抗污染性能測試
        2.3.11 力學(xué)性能測試
        2.3.12 電流密度的測定
        2.3.13 極化曲線的測定
        2.3.14 功率密度的測定
        2.3.15 COD去除率和庫倫效率測定
3.磺化SiO₂改性PVDF-g-PSSA膜的主要性能研究
    3.1 磺化無機(jī)顆粒結(jié)構(gòu)分析
        3.1.1 顆粒紅外分析
        3.1.2 顆粒XPS分析
    3.2 不同改性膜的綜合性能分析
        3.2.1 親水性能分析
        3.2.2 質(zhì)子傳導(dǎo)率和離子交換容量分析
        3.2.3 膜的力學(xué)性能分析
        3.2.4 小結(jié)
    3.3 質(zhì)子交換膜結(jié)構(gòu)分析
        3.3.1 膜紅外光譜分析
        3.3.2 SEM分析
    3.4 本章小結(jié)
4 磺化SiO₂改性PVDF-g-PSSA膜的抗污染性能及其在MFC中的應(yīng)用
    4.1 磺化SiO₂改性PVDF-g-PSSA膜的抗污染性能研究
        4.1.1 膜表面及BSA的ZETA電位測定
        4.1.2 QCM-D研究膜表面吸附行為
    4.2 改性膜用于微生物燃料電池的性能
        4.2.1 微生物燃料電池的組成
        4.2.2 MFC的接種與運行
        4.2.3 MFC的功率密度和極化曲線對比
        4.2.4 MFC的COD去除率和CE對比
    4.3 本章小結(jié)
5 結(jié)論與建議
    5.1 結(jié)論
    5.2 建議與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 攻讀碩士期間發(fā)表的論文



本文編號：3963279