本文關(guān)鍵詞：基于碳納米管混合基質(zhì)正滲透膜的制備及應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于操作壓力小、耐污染能力好等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越多的人開(kāi)始關(guān)注正滲透膜技術(shù)。但是在實(shí)際應(yīng)用中,仍然存在許多挑戰(zhàn)。最近的研究發(fā)現(xiàn),以納米材料作為添加劑可以顯著增強(qiáng)膜的滲透性能。其中,由于其高度的生物相容性和較大的比表面積,碳納米管在正滲透膜制備領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的關(guān)注。但是碳納米管不能溶于一般的溶劑,因此必須對(duì)其進(jìn)行改性。本論文擬在傳統(tǒng)正滲透膜的基礎(chǔ)上,以功能化碳納米管作為添加劑改善膜的性能,并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。論文首先制備了傳統(tǒng)二醋酸纖維素(CA)正滲透膜,并考察了膜制備過(guò)程中的各種影響因素對(duì)膜性能的影響,得出最優(yōu)的制膜參數(shù)。然后分析了不同操作模式下膜的水通量以及反向鹽通量的變化情況,從而分析濃差極化的影響。掃描電鏡顯微鏡、接觸角分析儀用來(lái)表征度正滲透膜的表面和斷面結(jié)構(gòu)以及親水性能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定的CA正滲透膜的最優(yōu)制備工藝條件為:二醋酸纖維素含量為12%,制孔劑選用K15系列的聚乙烯吡咯烷酮,其含量為4%,乳酸含量為6%,以120目的聚酯篩網(wǎng)作為支撐材料,最優(yōu)后處理溫度為70℃,最優(yōu)凝固浴溫度為27℃。此時(shí)所制備的膜的水通量為46LMH,反向鹽通量為6 gMH,接觸角為65.9°。所制膜的親水性能和滲透性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于商業(yè)化正滲透膜,且兩種正滲透膜在應(yīng)用過(guò)程中都會(huì)受到濃差極化現(xiàn)象的影響。掃描電鏡結(jié)果顯示,膜厚度明顯大于商業(yè)化正滲透膜,且具有更多的孔狀結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上,研究了以羧基化碳納米管(MWCNT-COOH)為添加劑正滲透膜的制備。將MWCNT-COOH加入到鑄膜液中改善正滲透膜的性能,通過(guò)考察制膜過(guò)程中MWCNT-COOH含量、后處理溫度、凝固浴溫度、支撐層目數(shù)等操作條件的影響,優(yōu)化制膜參數(shù)。并研究添加MWCNT-COOH前后正滲透膜的滲透性能與親水性能以及膜結(jié)構(gòu)的變化。通過(guò)分析測(cè)定,得出膜的最優(yōu)制備條件為:MWCNT-COOH含量為二醋酸纖維素總量的3.5%,最優(yōu)后處理溫度為70℃,最優(yōu)凝固浴溫度為27℃,以120目的聚酯篩網(wǎng)作為支撐材料。此時(shí)所制備的正滲透膜的水通量為56.0 LMH,反向鹽通量為6.0 gMH,接觸角為57.2°。通過(guò)對(duì)比添加MWCNT-COOH前后所制正滲透膜的滲透性能,可以看出添加MWCNT-COOH能顯著改善膜的親水性能,正滲透膜的水通量明顯增大,但對(duì)于反向鹽通量的改善效果不明顯,且添加MWCNT-COOH后的正滲透膜受濃差極化的影響更大。掃描電鏡結(jié)果表明添加MWCNT-COOH后膜表面變粗糙,孔徑變大。本論文還制備了二醋酸纖維素/羥基化碳納米管(CA/MWCNT-OH)正滲透膜。將MWCNT-OH加入到鑄膜液中改善正滲透膜的性能,通過(guò)改變正滲透膜的制備條件,優(yōu)化制膜參數(shù)。結(jié)果表明MWCNT-OH含量為二醋酸纖維素總量的3.0%,最優(yōu)后處理溫度為70℃,最優(yōu)凝固浴溫度為30℃,以120目的聚酯篩網(wǎng)作為支撐材料時(shí)膜的性能最優(yōu)。此時(shí)所制備的正滲透膜的水通量為57.4 LMH,反向鹽通量為4.5 gMH,接觸角為49.3°,說(shuō)明其親水性明顯好于傳統(tǒng)CA正滲透膜。從斷面結(jié)構(gòu)可以看出有許多小孔生成,且膜結(jié)構(gòu)變松散。對(duì)比添加MWCNT-OH前后所制正滲透膜的滲透性能,可以看出當(dāng)支撐層面向汲取液時(shí),添加MWCNT-OH能顯著正滲透膜的水通量,膜的反向鹽通量也顯著減小。但是當(dāng)支撐層面向原料液時(shí),對(duì)于反向鹽通量不產(chǎn)生改善效果。最后,研究本論文所制備的正滲透膜在模擬苦咸水淡化過(guò)程中的應(yīng)用,并與購(gòu)買(mǎi)的美國(guó)HTI公司生產(chǎn)的三醋酸纖維正滲透進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)中以5000 mg/L的模擬苦咸水作為原料液,2 M葡萄糖溶液作為汲取液,研究一小時(shí)測(cè)試的時(shí)間內(nèi)正滲透膜的水通量以及截留率的變化情況。水通量的變化情況表明,與商業(yè)化正滲透膜的相比,本論文所制備的幾種正滲透膜更不穩(wěn)定,達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間更長(zhǎng)。觀察截留率的變化情況,可以發(fā)現(xiàn)同樣的情況。就水通量數(shù)值而言,本論文所制備的幾種正滲透膜要優(yōu)于商業(yè)化正滲透膜,且添加功能化碳納米管后,能夠明顯改善所制正滲透膜的滲透性能。但是截留率的情況并不樂(lè)觀。通過(guò)一小時(shí)的測(cè)試可以看出,本論文所制備的幾種正滲透膜在截留率方面并沒(méi)有明顯的優(yōu)勢(shì),相反,與商業(yè)化HTI正滲透膜相比,其截留性能仍有很大的改進(jìn)空間。
【關(guān)鍵詞】：正滲透膜 二醋酸纖維素 功能化碳納米管 苦咸水淡化
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ051.893
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 正滲透膜簡(jiǎn)介12-13
• 1.1.1 研究背景12
• 1.1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2 正滲透膜的應(yīng)用范圍13-15
• 1.2.1 污水處理14
• 1.2.2 海水淡化14
• 1.2.3 食物濃縮14-15
• 1.2.4 醫(yī)藥15
• 1.2.5 其他領(lǐng)域15
• 1.3 共混正滲透膜的制備15-18
• 1.3.1 碳納米管15-16
• 1.3.2 二氧化硅16
• 1.3.3 沸石16-17
• 1.3.4 二氧化鈦17
• 1.3.5 其他添加劑17-18
• 1.4 本課題的研究目的、意義和研究?jī)?nèi)容18-20
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料與方法20-24
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料20-21
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑20
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器20-21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法21-24
• 2.2.1 正滲透膜的制備工藝流程21
• 2.2.2 正滲透膜滲透性能和結(jié)構(gòu)表征方法21-23
• 2.2.3 數(shù)據(jù)分析23-24
• 第三章 傳統(tǒng)二醋酸纖維素正滲透膜的研制24-38
• 3.1 引言24
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分24-25
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器24
• 3.2.2 正滲透膜的制備24
• 3.2.3 正滲透膜的表征24-25
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論25-32
• 3.3.1 醋酸纖維素含量對(duì)膜性能的影響25-26
• 3.3.2 聚乙烯吡咯烷酮種類對(duì)膜性能的影響26-27
• 3.3.3 制孔劑含量對(duì)膜性能的影響27-28
• 3.3.4 添加劑含量對(duì)膜性能的影響28-29
• 3.3.5 支撐層目數(shù)對(duì)膜性能的影響29-30
• 3.3.6 后處理溫度對(duì)膜性能的影響30-31
• 3.3.7 凝固浴溫度對(duì)膜性能的影響31-32
• 3.4 正滲透膜結(jié)構(gòu)與性能表征32-35
• 3.5 本章小結(jié)35-38
• 第四章 二醋酸纖維素/羧基化碳納米管正滲透膜的研制38-48
• 4.1 引言38
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分38-39
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器38
• 4.2.2 羧基化碳納米管分散性表征38
• 4.2.3 正滲透膜的制備38-39
• 4.2.4 正滲透膜滲透性能和結(jié)構(gòu)表征39
• 4.3 羧基化碳納米管的分散性表征39-40
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論40-43
• 4.4.1 羧基化碳納米管含量對(duì)膜性能的影響40-41
• 4.4.2 后處理溫度對(duì)膜性能的影響41-42
• 4.4.3 凝固浴溫度對(duì)膜性能的影響42
• 4.4.4 支撐層目數(shù)對(duì)膜性能的影響42-43
• 4.5 正滲透膜結(jié)構(gòu)與性能表征43-46
• 4.6 本章小結(jié)46-48
• 第五章 二醋酸纖維素/羥基化碳納米管正滲透膜的研制48-58
• 5.1 引言48
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分48-49
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器48
• 5.2.2 羥基化碳納米管分散性表征48
• 5.2.3 正滲透膜的制備48-49
• 5.2.4 正滲透膜滲透性能和結(jié)構(gòu)表征49
• 5.3 羥基化碳納米管的分散性表征49-50
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論50-53
• 5.4.1 羥基化碳納米管含量對(duì)膜性能的影響50-51
• 5.4.2 后處理溫度對(duì)膜性能的影響51
• 5.4.3 凝固浴溫度對(duì)膜性能的影響51-52
• 5.4.4 支撐層目數(shù)對(duì)膜性能的影響52-53
• 5.5 正滲透膜結(jié)構(gòu)與性能表征53-56
• 5.6 本章小結(jié)56-58
• 第六章 正滲透膜在苦咸水淡化中的應(yīng)用58-64
• 6.1 引言58
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分58-61
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器58-59
• 6.2.2 溶液的配制59
• 6.2.3 正滲透膜性能表征59-61
• 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論61-62
• 6.3.1 正滲透膜水通量變化61
• 6.3.2 正滲透膜截留率變化61-62
• 6.4 本章小結(jié)62-64
• 第七章 結(jié)論與展望64-66
• 7.1 結(jié)論64-65
• 7.2 建議與展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 致謝72-74
• 附錄74-75

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

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  本文關(guān)鍵詞：基于碳納米管混合基質(zhì)正滲透膜的制備及應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：465075