本文關(guān)鍵詞：凹凸棒基膜材料的制備及其選擇性分離性能研究

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【摘要】：無機膜具有優(yōu)越的耐高溫性、高油分濃縮性、防腐蝕性、耐酸堿性、超強的清潔性和制備過程簡單、成本低等特征,在工業(yè)污水特別是含油/有機污染物廢水的處理與循環(huán)利用中更具優(yōu)勢和應(yīng)用前景。采用資源豐富、成本低的天然無機納米材料,制備出合成方法簡單、綜合性能優(yōu)異的新型無機膜材料是目前發(fā)展的重點。本文以天然凹凸棒(ATP)為原料,采用不同添加劑,通過簡單的懸浮液鑄膜法制備出ATP基薄膜,再通過低表面自由能材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)改性,使得薄膜由雙親性轉(zhuǎn)變?yōu)槌杷H油性。采用掃描電鏡(SEM)、比表面積測試(BET)、X射線衍射儀(XRD)、拉伸應(yīng)力-應(yīng)變、熱重分析(TGA)等多種分析手段對薄膜進行測試和表征,并結(jié)合吸附實驗和油水分離實驗對超疏水超親油ATP基薄膜(PAT薄膜)的選擇性分離性能進行了研究。1.以棒狀的ATP納米微晶粒為原料,自制二次紙漿纖維素纖維為添加劑,制備了ATP基薄膜(ATP1),對薄膜的形貌特征進行了表征并對其機械性能和熱穩(wěn)定性進行了研究。ATP1通過低表面自由能材料PDMS改性,制備得超疏水超親油的ATP基薄膜(PAT1),PAT1對水的接觸角為163o,滑動角為4.2o。結(jié)果表明:當(dāng)ATP與添加劑的質(zhì)量比為5:1時制備的薄膜,其抗拉強度(σκ=6.14 MPa)最優(yōu),熱穩(wěn)定性和機械柔韌性良好,對水和氯仿混合溶液的分離效率可達91%,同時具備穩(wěn)定的可再生性和耐酸堿性,能夠應(yīng)用于油/水的快速分離。2.以MnO_2納米線為添加劑制備得ATP基薄膜(ATP2),經(jīng)PDMS氣相沉積制備得超疏水、親油的ATP基薄膜(PAT2)。采用SEM、BET、拉伸應(yīng)力-應(yīng)變、TGA等多種方法對薄膜進行分析表征,研究了ATP2的介孔結(jié)構(gòu)、機械性能和熱穩(wěn)定性以及超疏水性、選擇分離性、可再生性和耐酸堿性。研究結(jié)果表明:ATP2具備良好的機械穩(wěn)定性、耐高溫性、超疏水親油性、選擇分離性、可再生性和耐酸堿性,能夠有效分離水中的油和有機污染物,在提純、分離、石油泄漏清除等方面具有潛在的應(yīng)用價值。3.采用醫(yī)用脫脂棉纖維為添加劑制備得ATP基薄膜(ATP3),經(jīng)PDMS/甲苯溶液改性制得超疏水膜材料(PAT3)。并通過SEM、XRD、TGA、拉伸應(yīng)力-應(yīng)變等分析方法對該薄膜的形貌特征、耐高溫性和機械穩(wěn)定性等進行了研究。結(jié)果表明:ATP3的制備過程為物理制備,整個制備中ATP的晶型沒有發(fā)生改變;PAT3對水的接觸角為159°,具有超疏水性、可再生性和在p H≈3-11范圍內(nèi)的耐酸堿性,對油/水混合溶液具有優(yōu)良的選擇分離特性。
【關(guān)鍵詞】：凹凸棒 懸浮液鑄膜法 有機改性 超疏水膜材料 油水分離
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.893
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstracts9-11
• 本文英文縮略詞說明11-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 引言12-13
• 1.2 凹凸棒13-14
• 1.2.1 凹凸棒概述13
• 1.2.2 凹凸棒的結(jié)構(gòu)特征13-14
• 1.3 凹凸棒的應(yīng)用研究14-16
• 1.3.1 凹凸棒對水中重金屬離子的處理14-15
• 1.3.2 凹凸棒對含油/有機污染物廢水的處理15
• 1.3.3 凹凸棒對印染廢水的處理15-16
• 1.3.4 凹凸棒對抗生素廢水的處理16
• 1.4 膜分離技術(shù)16-19
• 1.4.1 膜分離簡介17-18
• 1.4.2 膜分類18-19
• 1.5 無機膜制備方法19-21
• 1.5.1 溶膠-凝膠法19
• 1.5.2 固態(tài)粒子燒結(jié)法19-20
• 1.5.3 化學(xué)氣相沉積法20
• 1.5.4 水熱法20
• 1.5.5 陽極氧化法20-21
• 1.5.6 懸浮液鑄膜法21
• 1.6 無機膜的應(yīng)用21-24
• 1.6.1 我國無機膜的應(yīng)用現(xiàn)狀21
• 1.6.2 無機膜在化工中的應(yīng)用21-22
• 1.6.3 無機膜在食品行業(yè)中的應(yīng)用22
• 1.6.4 無機膜在醫(yī)藥行業(yè)中的應(yīng)用22-23
• 1.6.5 無機膜在處理廢水方面的應(yīng)用23-24
• 1.7 本論文的研究目的、意義及主要內(nèi)容24-26
• 1.7.1 本課題的研究目的和意義24
• 1.7.2 主要研究內(nèi)容24-26
• 第2章 二次紙漿纖維素纖維/ATP基薄膜的制備及其選擇性分離性能研究26-36
• 2.1 前言26
• 2.2 實驗部分26-29
• 2.2.1 實驗材料及儀器26
• 2.2.2 實驗方法26-29
• 2.3 結(jié)果與討論29-35
• 2.3.1 ATP的化學(xué)組成及比表面積研究29-30
• 2.3.2 ATP與ATP_1薄膜的掃描電鏡30
• 2.3.3 ATP_1的機械性能和熱穩(wěn)定性能研究30-31
• 2.3.4 ATP_1和PAT_1的XPS測試31-32
• 2.3.5 PAT_1的表面潤濕性及其對有機物的選擇吸附過程32-33
• 2.3.6 PAT_1對不同有機溶劑的吸附性能測試33-34
• 2.3.7 PAT_1在油水分離中的應(yīng)用研究34
• 2.3.8 PAT_1的可再生性及耐酸堿性研究34-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第3章 超長MnO_2納米線/ATP基薄膜的制備及其選擇性分離性能研究36-45
• 3.1 前言36
• 3.2 實驗部分36-38
• 3.2.1 實驗材料及儀器36
• 3.2.2 實驗方法36-38
• 3.3 結(jié)果與討論38-44
• 3.3.1 ATP與ATP_2薄膜的掃描電鏡38-39
• 3.3.2 ATP、MnO_2納米線和ATP_2薄膜的XRD分析39-40
• 3.3.3 ATP_2的BET分析40
• 3.3.4 ATP_2的機械性能和熱重分析40-41
• 3.3.5 PAT_2的表面潤濕性能測試41-42
• 3.3.6 PAT_2在油水分離中的應(yīng)用研究42
• 3.3.7 PAT_2在模擬油水分離中的應(yīng)用研究42-43
• 3.3.8 PAT_2的可再生性及耐酸堿性研究43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 醫(yī)用脫脂棉纖維/ATP基薄膜的制備及其選擇性分離性能研究45-55
• 4.1 前言45
• 4.2 實驗部分45-47
• 4.2.1 實驗材料及儀器45
• 4.2.2 實驗方法45-47
• 4.3 結(jié)果與討論47-53
• 4.3.1 ATP與ATP_3的掃描電鏡47-48
• 4.3.2 ATP、棉纖維素纖維和ATP3的XRD分析48-49
• 4.3.3 ATP_3的BET分析49
• 4.3.4 ATP_3的機械性能分析49-50
• 4.3.5 ATP_3的熱重分析50-51
• 4.3.6 PAT_3的表面潤濕性及其對有機物的選擇吸附過程51
• 4.3.7 PAT_3對不同有機溶劑的吸附性能51-52
• 4.3.8 PAT_3在油水分離中的應(yīng)用研究52
• 4.3.9 PAT_3的可再生性及耐酸堿性研究52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 第5章 結(jié)論與展望55-57
• 5.1 結(jié)論55-56
• 5.2 展望56-57
• 參考文獻57-64
• 致謝64-65
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄65

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本文編號：732014