【摘要】：納濾膜作為一種以壓力為驅(qū)動(dòng)力的新型分離技術(shù),具有能耗低,分離效率高等優(yōu)點(diǎn),已有效廣泛的應(yīng)用于海水脫鹽、石油化工、能源、食品、環(huán)境、醫(yī)藥、水處理等領(lǐng)域。界面聚合法因其操作簡(jiǎn)單和易于控制等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為制備復(fù)合納濾膜的最有效的方法,在納濾膜領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。界面聚合法所制得的膜對(duì)二價(jià)鹽及多價(jià)鹽有著優(yōu)異的截留效果,因此在廢水處理,醫(yī)藥,食品等領(lǐng)域都有著廣泛地應(yīng)用。然而傳統(tǒng)的界面聚合法制備出的薄膜往往通量較低,高壓操作下又會(huì)引起能耗的增加。因此,本論文旨在將二維多孔有機(jī)聚合物材料引入到界面聚合中,通過(guò)對(duì)聚酰胺層的調(diào)控進(jìn)而實(shí)現(xiàn)復(fù)合納濾膜的改性。論文主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)基于HAzo-POP3的聚酰胺納濾膜采用冰水浴法,在溫和條件下,水溶液中的芳基三/二胺與三/二酚發(fā)生偶氮偶聯(lián)反應(yīng),設(shè)計(jì)并合成了一種基于多苯環(huán)的多孔有機(jī)聚合物材料(o-hydroxy azo-hierarchical porous organic polymers(HAzo-POPs))。通過(guò)掃描電子顯微鏡,透射電子顯微鏡,原子力,傅里葉紅外光譜、粉末X射線衍射和氮?dú)馕摳降仁侄螌?duì)材料進(jìn)行表征,證明其多羥基的二維結(jié)構(gòu)和多孔的性能。其多孔性和大π鍵的共軛結(jié)構(gòu),使得HAzo-POPs作為二維材料在界面聚合膜應(yīng)用上有著獨(dú)特的調(diào)控作用。與難溶的二維COFs相比,HAzo-POPs具有強(qiáng)的親水效果在水中有優(yōu)異的分散性,使得它能更好地應(yīng)用在水處理上。以聚丙烯腈(PAN)作為底膜,以無(wú)水哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)為水相和油相單體,同時(shí)在水相中添加不同濃度的HAzo-POP3材料,通過(guò)界面聚合的方法制備PA-POP3有機(jī)雜化荷負(fù)電納濾膜。結(jié)果表明,HAzo-POP3材料的添加有效提高了膜的水通量,在0.4 MPa下,水通量達(dá)到了22.6 L m~-22 h~-11 bar~(-1);制備出的納濾膜呈現(xiàn)明顯的荷負(fù)電性,其中對(duì)Na_2SO_4的截留率達(dá)到了97.3%,具有優(yōu)異的脫鹽效果。(2)基于o-POP的聚酰胺納濾膜將不同濃度的o-POP復(fù)合材料分散到含PIP單體的水相溶液中,以PAN作基膜,以無(wú)水哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)為水相和油相單體,通過(guò)界面聚合的方法制備PA-o-POP有機(jī)雜化荷負(fù)電納濾膜,采用一些列的表征手段對(duì)膜形貌和結(jié)構(gòu),膜表面電性以及膜孔徑進(jìn)行分析研究,結(jié)果表明:o-POP片層材料的存在能夠大大提高納濾膜的水通量且具有較高的鹽截留。在0.4 MPa下,水通量達(dá)到了29.9 L m~(-2)h~(-1)bar~(-1),對(duì)于Na_2SO_4的截鹽率達(dá)到了97.5%。這項(xiàng)工作克服了傳統(tǒng)界面聚合納濾膜水通量和鹽截留間的制約關(guān)系。
【圖文】：

緒論與氣體分離膜材料類似，trade-off 效應(yīng)對(duì)納濾膜的滲透性和選擇性有一定的影響。根據(jù)膜材料的不同，納濾膜可由高分子材料和無(wú)機(jī)材料制備而成。高分子材料主要有：纖維素類[6]，聚砜類[7]，聚酰胺類[8]等，圖 1.1 展示了聚酰胺-酰亞胺的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

根據(jù)膜材料的不同，納濾膜可由高分子材料和無(wú)機(jī)材料制備而成。高分子材料主要有：纖維素類[6]，聚砜類[7]，聚酰胺類[8]等，圖 1.1 展示了聚酰胺-酰亞胺的化學(xué)結(jié)構(gòu)。圖 1.1 聚酰胺-酰亞胺的化學(xué)結(jié)構(gòu)（出自文獻(xiàn) 8）Figure 1.1 The chemical structures of polyamide-imide (from reference 8)無(wú)機(jī)陶瓷材料例如碳化硅、二氧化鈦、氧化鋁等在有機(jī)溶劑中比較穩(wěn)定，，能承受惡劣的溫度條件。這使得它們成為用于開(kāi)發(fā)納濾膜的優(yōu)良材料。陶瓷膜通常包含有至少兩個(gè)多孔層組成的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)。圖 1.2 展示了無(wú)機(jī)陶瓷材料與MOFs 材料結(jié)合在膜處理廢水中的 Pb 的應(yīng)用[9]。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ051.893

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本文編號(hào)：2649791