隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和水環(huán)境惡化,有機染料廢水的分離成為水環(huán)境保護中不可忽視的重要一環(huán),其色度高、可生化性差、毒性大,對環(huán)境和人類健康具有潛在威脅,加強對染料廢水處理方法的研究至關(guān)重要。在眾多技術(shù)中納濾膜分離技術(shù)以其處理效果好、無二次污染等優(yōu)勢脫穎而出。為了突破目前膜技術(shù)難以同時獲得高水通量和高截留率的trade-off上限,本文選用親水的二維材料氧化石墨烯（GO）作為膜有效截留層,其豐富的羧基、羥基、環(huán)氧基團能夠提供大量改性位點。傳統(tǒng)的GO膜由于相鄰納米片之間的強相互作用,容易堆疊導致層間距變窄,限制了水通量的增加。通過多孔道結(jié)構(gòu)的ZIF-8、親水性單寧酸（TA）對GO層間距進行調(diào)整,為增大水分子運輸通道和避免堆積提供了解決方案。并將試驗與計算流體力學（CFD）模擬技術(shù)結(jié)合,為納濾膜在實際應(yīng)用中運行方案的設(shè)計提供指導。本研究分別采用共混法與層層自組裝法制備ZIF-8/GO復合納濾膜（ZG-NF）,以聚醚砜（PES）膜為基底,利用ZIF-8調(diào)節(jié)GO層間距,對復合膜材料進行表征和性能測試,比較兩種制備方法在不同操作條件下對改性納濾膜材料的微觀結(jié)構(gòu)及染料過濾性能的影響。結(jié)果表明ZIF-8的Zn... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

石墨烯的結(jié)構(gòu)示意圖

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-11-圖1-3單寧酸的化學結(jié)構(gòu)式TA對各種基底材料都有很強的粘附性，由于其分子內(nèi)大量的鄰苯二酚和鄰苯三酚基團，易于與各種材料表面發(fā)生氫鍵、π-π堆疊等相互作用。例如TA與GO之間的結(jié)合是通過π-π吸附作用，其芳香環(huán)易于吸附在GO表面，為GO引入更多羰基及酚羥基等官能團[93]。Ozawa等[94]在GO上覆蓋單寧酸和Fe3+的絡(luò)合物膜，通過TA和GO間弱的π-π堆疊效應(yīng)、Fe3+與GO表面羥基和羧基的配位作用以及多重氫鍵作用增強了與GO的結(jié)合力，提高親水性。圖1-4TA-Fe3+改性GO原理圖[95]近年來，大量研究者們發(fā)現(xiàn)TA可以刻蝕ZIF-8顆粒，將二者在膜制備中結(jié)合。Liao等[95]將ZIF-8的親水性中空納米底物（HHNs）引入聚酰胺層，通過利用TA對固體ZIF-8的蝕刻作用形成空心結(jié)構(gòu)，使HHNs表面增加大量-OH，提高親水性，增加負電荷性，膜通量提高了1.9倍，復合膜對二價鹽離子（Na2SO4）也具有高截留率。Chen等[96]在聚偏胺基質(zhì)中加入ZIF-8-TA納米顆粒來制備氣體分離復合膜，

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-11-圖1-3單寧酸的化學結(jié)構(gòu)式TA對各種基底材料都有很強的粘附性，由于其分子內(nèi)大量的鄰苯二酚和鄰苯三酚基團，易于與各種材料表面發(fā)生氫鍵、π-π堆疊等相互作用。例如TA與GO之間的結(jié)合是通過π-π吸附作用，其芳香環(huán)易于吸附在GO表面，為GO引入更多羰基及酚羥基等官能團[93]。Ozawa等[94]在GO上覆蓋單寧酸和Fe3+的絡(luò)合物膜，通過TA和GO間弱的π-π堆疊效應(yīng)、Fe3+與GO表面羥基和羧基的配位作用以及多重氫鍵作用增強了與GO的結(jié)合力，提高親水性。圖1-4TA-Fe3+改性GO原理圖[95]近年來，大量研究者們發(fā)現(xiàn)TA可以刻蝕ZIF-8顆粒，將二者在膜制備中結(jié)合。Liao等[95]將ZIF-8的親水性中空納米底物（HHNs）引入聚酰胺層，通過利用TA對固體ZIF-8的蝕刻作用形成空心結(jié)構(gòu)，使HHNs表面增加大量-OH，提高親水性，增加負電荷性，膜通量提高了1.9倍，復合膜對二價鹽離子（Na2SO4）也具有高截留率。Chen等[96]在聚偏胺基質(zhì)中加入ZIF-8-TA納米顆粒來制備氣體分離復合膜，

【參考文獻】：
期刊論文
[1]用于分子分離的氧化石墨烯膜:機遇與挑戰(zhàn)（英文）[J]. 劉公平,金萬勤.  Science China Materials. 2018(08)
[2]氧化石墨烯/聚哌嗪酰胺復合納濾膜在染料脫除中的應(yīng)用研究[J]. 王進,趙長偉,吳珍,王濤,李祥,李繼定.  膜科學與技術(shù). 2016(06)
[3]變壓吸附法凈化氫氣分析[J]. 孫濤,張厚智,孫蘭強.  山東工業(yè)技術(shù). 2016(14)
[4]染料廢水處理技術(shù)方法的研究[J]. 郭理想,阮海興,陳偉東.  化工管理. 2016(19)
[5]染料廢水處理技術(shù)發(fā)展研究[J]. 曲維峰.  化工管理. 2014(17)

碩士論文
[1]氧化石墨烯復合納濾膜片層間距調(diào)控及其染料分離性能研究[D]. 司學見.江南大學 2019
[2]功能化氧化石墨烯/聚乙烯醇復合材料制備及阻氧性[D]. 周碧茹.華南理工大學 2019
[3]納濾過程濃差極化行為的CFD模擬與影響因素研究[D]. 岳三峰.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[4]GO/ZIF-8復合物的制備以及制膜用于丙烯丙烷分離的研究[D]. 王月.中國石油大學（北京） 2017
[5]氧化石墨烯超濾分離膜[D]. 黃虎彪.浙江大學 2014



本文編號：3031212