【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,大量工業(yè)含油廢水的產(chǎn)生和頻繁發(fā)生的溢油事故,給海洋、土壤及人類生活環(huán)境等帶來極大的威脅,油水分離面臨著巨大的挑戰(zhàn)。目前油水分離的方法有很多,如離心分離、化學(xué)氧化、混凝-絮凝、氣浮等,但這些方法普遍存在著高耗能、分離過程復(fù)雜、產(chǎn)生二次污染、效率低的缺點(diǎn)。所以,探索一種簡(jiǎn)單高效的含油廢水分離方法十分重要。膜分離法因其環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)高效、占地小、容易擴(kuò)大規(guī)模等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是一種先進(jìn)的油水分離方法。殼聚糖作為一種無毒且可生物降解的高分子聚合物,其分子結(jié)構(gòu)含有大量的具有親水性質(zhì)的羥基和氨基官能團(tuán)。而且,殼聚糖中的胺類在酸性溶液中易質(zhì)子化,使得殼聚糖帶有正電荷并具備杰出的成膜性。二氧化鈦納米顆粒具有超親水的表面、較高的穩(wěn)定性和安全性、低成本、能自我清潔的優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是理想的油水分離材料。本實(shí)驗(yàn)將殼聚糖-二氧化鈦復(fù)合物負(fù)載到純醋酸纖維膜表面用于乳化油的分離,通過改變殼聚糖和二氧化鈦的質(zhì)量配比,制備了超親水水下超疏油的改性膜。應(yīng)用多種表征手段,包括利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀測(cè)油水分離前后膜表面形貌變化、利用原子力顯微鏡(AFM)檢測(cè)膜表面粗糙度、利用衰減全反射傅里葉變換紅外光譜(ATR-FTIR)和X射線光電子能譜(XPS)分析膜表面化學(xué)結(jié)構(gòu)組成等,綜合分析油水分離的機(jī)理。所得結(jié)論如下:(1)通過SEM圖片可以清晰看到負(fù)載在膜表面的二氧化鈦納米顆粒,同時(shí)ATR-FTIR和XPS結(jié)果表明,殼聚糖以及二氧化鈦成功負(fù)載在純醋酸纖維膜表面。(2)當(dāng)殼聚糖與二氧化鈦質(zhì)量比為3:4時(shí),膜的油水分離效果最佳,此時(shí)膜具有超親水水下超疏油的特征,分離十六烷乳液的通量高達(dá)6002.5 Lm-2h-1,并且油去除效率高達(dá)99.77%。(3)應(yīng)用制備的CST(3:7)改性膜進(jìn)行循環(huán)實(shí)驗(yàn),在每次油水分離之后用少量清水沖洗,再進(jìn)行下一次油水分離實(shí)驗(yàn),循環(huán)次數(shù)可以達(dá)到10次。油粘附性實(shí)驗(yàn)表明,改性后的膜表面具有較強(qiáng)的抗污染特性。(4)隨著二氧化鈦納米顆粒在膜表面負(fù)載量的增加,膜表面粗糙度值逐漸降低,但是膜潤(rùn)濕性逐漸增強(qiáng),可以得出結(jié)論,本實(shí)驗(yàn)中超親水的二氧化鈦納米顆粒對(duì)膜表面的潤(rùn)濕性起到主要作用。(5)將改性膜浸泡到腐蝕性溶液中,觀測(cè)發(fā)現(xiàn)處理后的膜仍保持超親水水下超疏油的特性,且處理前后掃描電鏡圖變化不明顯,說明CST(3:4)改性膜具有高穩(wěn)定性,也證明了 CST(3:4)改性膜有在工業(yè)上應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

所有的乳液均可以在室溫下穩(wěn)定數(shù)小時(shí)。逡逑２．２．４水包油乳液的分離逡逑乳液分離實(shí)驗(yàn)通過真空過濾裝置完成，如圖２－１所示，將實(shí)驗(yàn)用的膜夾仵兩逡逑個(gè)玻璃容器中央。膜在用于油水分離操作前先被去離子水潤(rùn)濕，以保證達(dá)到水Ｆ逡逑１５逡逑

逡逑手段可以得到不同膜表面的化學(xué)成分信息。如圖３－３所示，純醋酸纖維膜在？逡逑３４７０邋ｃｍ—１和？２９１７邋ｃｍ—１處的吸收峰分別是由于羥基的伸縮振動(dòng)和Ｃ－Ｈ的振動(dòng)逡逑引起的［８５１。１７４５邋ｃｍ—１處的特征峰是由羰基振動(dòng)引起的，１２３０邋ｃｍ—１處的吸收峰是逡逑由羧基中的Ｃ－０振動(dòng)引起的［８６１。純醋酸纖維膜在１０４８邋ｃｒｒＴ１處的特征峰為Ｃ－Ｏ－Ｃ逡逑的振動(dòng)峰［８７１。當(dāng)殼聚糖負(fù)載到醋酸纖維膜表面時(shí)，可以觀測(cè)到膜表面特征峰出逡逑現(xiàn)明顯的變化，說明了殼聚糖改變了膜表面的化學(xué)組成。在ＣＳ改性膜的紅外逡逑圖譜中存在１６４８0１＾處的特征峰，是由Ｃ＝Ｎ的振動(dòng)引起的，證明ＣＳ中的氨基逡逑與戊二醛的醛基發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)［５°］。同時(shí)，１２８０邋ｃｍ＿１處的吸收峰是由殼聚糖分逡逑子中Ｎ－Ｈ振動(dòng)引起的［７（）１。觀察不同二氧化鈦負(fù)載量的改性膜ＡＴＲ－ＦＴＩＲ分析曲逡逑線，可以發(fā)現(xiàn)所有的殼聚糖－二氧化鈦改性膜在６００？９００邋ｃｎＴ１處都存在一個(gè)明逡逑顯的寬峰，這是由二氧化鈦納米顆粒附著于殼聚糖基質(zhì)形成Ｔｉ－０振動(dòng)引起的［７ｔ逡逑８８］逡逑Ｅ逡逑＾＾邐￣邋￣ｗ逡逑＾ｘ邋Ｊ逡逑＾邋邐’——一…＇—一

Ｆｉｇ．邋３－４邋（ａ）邋ＸＰＳ邋ｓｕｒｖｅｙ邋ｓｐｅｃｔｒａ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｒｉｓｔｉｎｅ邋ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ邋ａｃｅｔａｔｅ邋ｍｅｍｂｒａｎｅ邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｍｏｄｉｆｉｅｄ逡逑ｍｅｍｂｒａｎｅｓ，邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ邋ｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ邋ｓｐｅｃｔｒａ邋ｏｆ邋（ｂ）邋Ｃ邋Ｉｓ，邋（ｃ）邋Ｎ邋Ｉｓ邋ａｎｄ邋（ｄ）邋Ｔｉ邋２ｐ．逡逑如圖３－４邋（ａ）所示，在純醋酸纖維膜和所有改性膜表而都可以檢測(cè)到Ｃ兀桌逡逑（２８５．６邋ｅＶ）和０元素（５３２．６ｅＶ），而Ｎ元素（３９９．９邋ｅＶ）只在殼聚糖和殼聚糖－逡逑二氧化鈦改性膜中被檢測(cè)到，Ｎ元素來源于殼聚糖。一個(gè)比較強(qiáng)的Ｔｉ邋２ｐ峰則；丨！觀逡逑在所Q嚨目薔厶牽躉迅男閱ぶ�，钡a鞫躉殉曬Ω涸氐攪四け磯�。染^簀義希常村澹ǎ猓舅

本文編號(hào)：2793201