正滲透技術(shù)作為一種利用正滲透膜兩側(cè)滲透壓差作為傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力的新型膜分離技術(shù),由于其操作過程可以在常壓下進(jìn)行不需要使用高水壓等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為膜分離領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)技術(shù)。復(fù)合型正滲透膜由于水滲透性好和pH適用范圍廣等原因成為成為最受研究者關(guān)注的一種正滲透膜。但是由于正滲透過程中會(huì)發(fā)生不可避免的內(nèi)濃差極化現(xiàn)象,從而大大降低正滲透過程中膜兩側(cè)的有效滲透壓差,降低膜的正滲透性能。而復(fù)合正滲透膜的基膜的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)對(duì)正滲透過程中的內(nèi)濃差極化程度起到關(guān)鍵性影響,因此對(duì)復(fù)正滲透合膜基膜的制備研究降低正滲透過程中的內(nèi)濃差極化程度是目前正滲透膜制備領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文采用聚氯乙烯(PVC)作為基礎(chǔ)材料分別與五種親水材料共混制備了共混膜作為復(fù)合正滲透膜的基膜,再以間苯二胺(MPD)作為水相單體和均苯三甲酰氯(TMC)作為油相單體使用界面聚合法制備活性層的方法制備出了復(fù)合正滲透膜。本文采用了三種商品化的親水高分子材料(聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、磺化聚砜(SPSU)和醋酸丁酸纖維素(CAB))還成功合成了兩種材料(纖維素氨基甲酸酯(CC)和季銨化聚苯醚(QPPO))分別與PVC共混用以制備復(fù)合膜的基膜。并且本文從每種親水材料的共混比例的角度考察了這五種材料的加入量對(duì)復(fù)合膜的性質(zhì)和正滲透性能進(jìn)行了考察,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示這五種材料加入后復(fù)合膜的正滲透性能都得到了明顯的提升,且得出PVB、SPSU、CAB、CC和QPPO這五種材料的最佳共混比例分別為30%、2.5%、20%、10%和40%(對(duì)應(yīng)的復(fù)合膜編號(hào)分別為TFC-B-30、TFC-U-2.5、TFC-A-20、TFC-C-10和TFC-Q-40)。在使用1 mol/L NaCl溶液作為汲取液,去離子水作為供給液,分別在FO/PRO模式下進(jìn)行正滲透性能測(cè)試時(shí):復(fù)合膜的水通量分別從4.02/6.50 L?m~(-2)?h~(-1)提升至了29.37/49.85 L?m~(-2)?h~(-1)、25.53/48.37 L?m~(-2)?h~(-1)、23.58/44.52L?m~(-2)?h~(-1)、21.63/40.40 L?m~(-2)?h~(-1)和36.39/68.84 L?m~(-2)?h~(-1);特征鹽通量分別從0.558/0.614g?L~(-1)下降至了0.109/0.098 g?L~(-1)、0.101/0.093 g?L~(-1)、0.193/0.172 g?L~(-1)、0.110/0.099 g?L~(-1)和0.081/0.079 g?L~(-1)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示這五種材料都能明顯改善基膜和復(fù)合膜的性質(zhì)和結(jié)構(gòu),從而使得復(fù)合膜的正滲透性能得到明顯的提升。這主要是由于一方面親水性材料加入后所制備出的基膜的孔隙率、平均孔徑和親水性都有了明顯的提升,這樣的結(jié)構(gòu)改變是有利于促進(jìn)正滲透過程中基膜中的液體和基膜外側(cè)溶液發(fā)生傳質(zhì)交換效率,從而降低正滲透過程中的內(nèi)濃差極化程度;另一方面由于基膜性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的變化影響了界面聚合過程,導(dǎo)致復(fù)合膜的形態(tài)和交聯(lián)度都發(fā)生了變化,使得活性層的純水滲透性有了明顯提升且鹽截留率保持在合理范圍內(nèi)。以水通量和特征鹽通量對(duì)以上五種最優(yōu)比例的復(fù)合膜的正滲透性能進(jìn)行橫向比較,發(fā)現(xiàn)這五種材料的共混加入對(duì)復(fù)合膜的正滲透性能都有十分明顯的改善,最終確定這五種最優(yōu)共混比例的復(fù)合膜正滲透性能優(yōu)異程度的排序依次為:TFC-Q-40TFC-B-30TFC-U-2.5TFC-C-10TFC-A-20。并且這五種正滲透膜相較于商品復(fù)合正滲透膜(HTI公司復(fù)合型正滲透膜)都展現(xiàn)出了更優(yōu)異的正滲透性能。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ051.893
【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號(hào)表
第一章 緒論
    1.1 正滲透技術(shù)概述
        1.1.1 正滲透技術(shù)的原理
        1.1.2 正滲透技術(shù)的傳質(zhì)理論
        1.1.3 正滲透技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
        1.1.4 正滲透技術(shù)中存在的問題
    1.2 復(fù)合正滲透膜概述與研究進(jìn)展
        1.2.1 正滲透膜的分類
        1.2.2 復(fù)合正滲透膜的制備方法
        1.2.3 復(fù)合正滲透膜基膜的研究進(jìn)展
        1.2.4 復(fù)合正滲透膜活性層的研究進(jìn)展
    1.3 聚氯乙烯在膜分離技術(shù)中的應(yīng)用
        1.3.1 聚氯乙烯概述
        1.3.2 聚氯乙烯制備分離膜的研究進(jìn)展
    1.4 本課題的研究意義、內(nèi)容與技術(shù)路線
        1.4.1 研究意義與內(nèi)容
        1.4.2 技術(shù)路線
第二章 聚氯乙烯/聚乙烯醇縮丁醛基復(fù)合正滲透膜的制備與表征
    2.1 材料與方法
        2.1.1 材料與儀器
        2.1.2 復(fù)合正滲透膜的制備
        2.1.3 基膜和復(fù)合膜的表征
        2.1.4 復(fù)合膜的固有參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的測(cè)量
        2.1.5 正滲透性能測(cè)試
    2.2 結(jié)果與討論
        2.2.1 聚乙烯醇縮丁醛共混比例對(duì)基膜的影響
        2.2.2 聚乙烯醇縮丁醛共混比例對(duì)活性層的影響
        2.2.3 聚酰胺活性層在不同基膜上的形成機(jī)理
        2.2.4 復(fù)合膜的固有滲透系數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)
        2.2.5 復(fù)合膜的正滲透性能
    2.3 本章小結(jié)
第三章 聚氯乙烯/磺化聚砜基復(fù)合正滲透膜的制備與表征
    3.1 材料與方法
        3.1.1 材料與儀器
        3.1.2 復(fù)合正滲透膜的制備
        3.1.3 基膜和復(fù)合膜的表征
        3.1.4 復(fù)合膜的固有參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的測(cè)量
        3.1.5 正滲透性能測(cè)試
    3.2 結(jié)果與討論
        3.2.1 磺化聚砜共混比例對(duì)基膜的影響
        3.2.2 磺化聚砜共混比例對(duì)活性層的影響
        3.2.3 復(fù)合膜的固有滲透系數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)
        3.2.4 復(fù)合膜的正滲透性能
    3.3 本章小結(jié)
第四章 聚氯乙烯/醋酸丁酸纖維素基復(fù)合正滲透膜的制備與表征
    4.1 材料與方法
        4.1.1 材料與儀器
        4.1.2 復(fù)合正滲透膜的制備
        4.1.3 基膜和復(fù)合膜的表征
        4.1.4 復(fù)合膜的固有參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的測(cè)量
        4.1.5 正滲透性能測(cè)試
    4.2 結(jié)果與討論
        4.2.1 醋酸丁酸纖維素共混比例對(duì)基膜的影響
        4.2.2 醋酸丁酸纖維素共混比例對(duì)活性層的影響
        4.2.3 復(fù)合膜的固有滲透系數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)
        4.2.4 復(fù)合膜的正滲透性能
    4.3 本章小結(jié)
第五章 聚氯乙烯/纖維素氨基甲酸酯基復(fù)合正滲透膜的制備與表征
    5.1 材料與方法
        5.1.1 材料與儀器
        5.1.2 纖維素氨基甲酸酯的制備
        5.1.3 復(fù)合正滲透膜的制備
        5.1.4 纖維素氨基甲酸酯的表征
        5.1.5 基膜和復(fù)合膜的表征
        5.1.6 復(fù)合膜的固有參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的測(cè)量
        5.1.7 正滲透性能測(cè)試
    5.2 結(jié)果與討論
        5.2.1 纖維素氨基甲酸酯的制備與化學(xué)性質(zhì)
        5.2.2 纖維素氨基甲酸酯共混比例對(duì)基膜的影響
        5.2.3 纖維素氨基甲酸酯共混比例對(duì)活性層的影響
        5.2.4 復(fù)合膜的固有滲透系數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)
        5.2.5 復(fù)合膜的正滲透性能
    5.3 本章小結(jié)
第六章 聚氯乙烯/季銨化聚苯醚基復(fù)合正滲透膜的制備與表征
    6.1 材料與方法
        6.1.1 材料與儀器
        6.1.2 季銨化聚苯醚的制備
        6.1.3 復(fù)合正滲透膜的制備
        6.1.4 季銨化聚苯醚的表征
        6.1.5 基膜和復(fù)合膜的表征
        6.1.6 復(fù)合膜的固有參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的測(cè)量
        6.1.7 正滲透性能測(cè)試
    6.2 結(jié)果與討論
        6.2.1 季銨化聚苯醚的制備與化學(xué)性質(zhì)
        6.2.2 季銨化聚苯醚共混比例對(duì)基膜的影響
        6.2.3 季銨化聚苯醚共混比例對(duì)活性層的影響
        6.2.4 復(fù)合膜的固有滲透系數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)
        6.2.5 復(fù)合膜的正滲透性能
        6.2.6 本文中五種復(fù)合正滲透膜的性能比較
    6.3 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    主要結(jié)論
    創(chuàng)新點(diǎn)
    不足與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件

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本文編號(hào)：2889301