發(fā)布時(shí)間：2020-10-09 22:29

　　 在中國,每年23.7億噸印染廢水的直接排放嚴(yán)重威脅著生態(tài)環(huán)境和人類身體健康,這些廢水中不僅含有大分子的有機(jī)物(一般為染料、漿料、油劑和纖維),還有大量的無機(jī)鹽(一般為Na_2CO_3、Na_2SO_4和NaCl)。在使用傳統(tǒng)商業(yè)納濾膜處理過程中,二價(jià)的無機(jī)鹽(Na_2CO_3和Na_2SO_4)和染料分子(常見的為活性紅和剛果紅)的截留率都比較高(R90%),這不僅會(huì)降低被截留染料的質(zhì)量,還會(huì)增加染料和無機(jī)鹽的回收難度。因此,本課題通過制備疏松納濾膜來實(shí)現(xiàn)染料和電解質(zhì)的分離,探究了所制備的膜在印染廢水中的脫鹽效果和其長期穩(wěn)定性,主要研究內(nèi)容如下:(1)采用接枝共聚策略制備了用于分離染料和無機(jī)鹽的兒茶酸 殼聚糖疏松納濾膜。以維生素和雙氧水為引發(fā)劑,用環(huán)境友好型物質(zhì)兒茶酸對殼聚糖進(jìn)行接枝,并將接枝物通過靜電作用層積到水解的聚丙烯腈(HPAN)基底上。同時(shí),用紅外(FT IR)、電子能譜(XPS)、掃描電鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)和電位儀來觀察所制備膜的微觀結(jié)構(gòu)和元素組成。研究結(jié)果表明,在最優(yōu)條件下制備的膜對結(jié)晶紫為98.5%,通量高達(dá)72 L m~(-2) h~(-1) MPa~(-1),并且該膜對無機(jī)鹽的截留率如下:R_(Na2 SO4)(4.8%)R_(NaCl)(12.5%)RMgS O4(15.8%)RMgCl2(16.2%)。同時(shí),在60 h的過濾實(shí)驗(yàn)中,該膜還表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性。此外,在染料純化實(shí)驗(yàn)中,NaCl的去除率高達(dá)82%,而染料損失率只有10%。(2)采用螯和輔助原位自組裝法制備了用于染料脫鹽的維生素E琥珀酸酯(VES) 聚乙烯亞安(PEI)疏松納濾膜。通過在HPAN超濾表面靜電吸引Ag~+ PEI螯合物模板層,并原位生長VES功能化的AgCl顆粒來制備疏松納濾膜。探究了該膜的制備條件、分離性能和穩(wěn)定性。結(jié)果表明合成的納米顆粒均勻地分布在膜表面,并且和聚合物PEI有著很好的兼容性,這使得膜通量提高了將近50%。在最優(yōu)條件下制備的膜對結(jié)晶紫的截留率高達(dá)99.2%,滲透通量為106.5 L m~(-2) h~(-1)MPa~(-1),并且該膜對無機(jī)鹽的截留順序?yàn)?RMg Cl_2(6.2%)RNaCl(8.3%)RMgSO_4(9.6%)R_(Na2 SO4)(12.8%)。同時(shí),在不同的料液濃度、料液pH值和操作壓力下,VES/AgCl PEI疏松納濾膜都具有優(yōu)異的染料脫鹽能力。此外,較低的Ag~+釋放率(2.84%)和60 h的過濾實(shí)驗(yàn)表明該膜具有良好的穩(wěn)定性。
【學(xué)位單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X703;TQ051.893
【部分圖文】：

圖 1-1 PES、PAN、CA 和 PVDF 的分子結(jié)構(gòu)圖Fig. 1-1 The molecular structure of PES、PAN、CA and PVDF.圖 1-2 L-S 相轉(zhuǎn)化法制備 PAN 膜示意圖Fig. 1-2 The preparation process of the PAN membrane by L-S phase inversio2 界面聚合法界面聚合法是在水-油兩相界面處發(fā)生聚合或縮合反應(yīng)形成薄膜的過種常用來制備商品聚酰胺納濾膜的方法[4]。具體操作如下：首先，將底（一般為 PAN、PSF 和 PVDF 超濾膜）浸入含氨基（一般為間苯二[5]

-3-圖 1-2 L-S 相轉(zhuǎn)化法制備 PAN 膜示意圖Fig. 1-2 The preparation process of the PAN membrane by L-S phase inversion. 界面聚合法界面聚合法是在水-油兩相界面處發(fā)生聚合或縮合反應(yīng)形成薄膜的過程，是常用來制備商品聚酰胺納濾膜的方法[4]。具體操作如下：首先，將多孔的（一般為 PAN、PSF 和 PVDF 超濾膜）浸入含氨基（一般為間苯二甲胺、烯亞胺、哌嗪、聚苯胺和三乙胺[5]）或酚羥基（常見有單寧酸、多巴胺與二酚[6]）等基團(tuán)的單體水溶液中，靜置一段時(shí)間后取出烘干。然后，將覆相單體的基底浸泡到有機(jī)溶液（一般為含有均苯三甲酰氯或戊二醛的正己液）中，充分接觸一段時(shí)間后取出。最后，對該基底進(jìn)行熱處理，可在多基底上形成小于 0.5 μm 的致密的聚酰胺或聚酯等分離層，圖 1-3 是以 PA膜為基底，間苯二胺水溶液為水相和均苯三甲酰氯的正己烷溶液為油相來

圖 1-3 界面聚合法制備 PAN 為基底的復(fù)合納濾膜Fig. 1-3 The preparation steps of the PAN-based composite NF membrane by interfacialpolymerization..3.3 層層自組裝法層層自組裝法是在 1966 年 R.K.Iler 等人將帶相反電荷的納米顆粒層積在玻璃板上發(fā)展起來的技術(shù)，常被運(yùn)用到復(fù)合納濾膜的制備上[8]，其原理是通過子之間的靜電作用力、共價(jià)鍵和氫鍵等在基底上交替層積聚合物，然后進(jìn)行熱處理。近幾年，人們通過靜電自組裝制備了超濾膜或微濾膜為基底的高性能的復(fù)合納濾膜，正電荷聚合物一般含有氨基，在酸性條件下容易質(zhì)子化，轉(zhuǎn)變帶正電荷，常見為殼聚糖、聚乙烯亞胺和聚吡啶等高分子有機(jī)物，負(fù)電荷聚合物一般含有羧基，例如聚丙烯酸和氧化石墨烯。圖 1-4 展示了在水解的 PAN 基底上交替層積正電荷的聚乙烯亞胺和負(fù)電荷的氧化石墨的流程，所制備的分層的厚度和致密程度可以通過聚合物的相對分子質(zhì)量、濃度和組裝層數(shù)來控制[9]。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 李克麗;界面聚合法制備高效液相色譜手性固定相的研究[D];云南師范大學(xué);2018年

2 張聰;靜電層層自組裝法制備PAN/PEI/GO液體分離膜及其性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2834295