陶瓷膜(Ceramic Membrane,簡稱CM)是一種新型的無機膜,其主要成分為Al_2O_3、ZrO_2、TiO_2等無機材料。與有機膜相比,陶瓷膜具有熱穩(wěn)定性能好、化學穩(wěn)定性好、耐有機溶劑的侵蝕,且抗微生物降解能力強、孔道結(jié)構(gòu)優(yōu)良、微觀結(jié)構(gòu)可控等多種優(yōu)點。因而在化工行業(yè)、食品工業(yè)、生物醫(yī)藥、水處理、氣體分離等行業(yè)得到了廣泛的應用。但陶瓷膜在應用過程中仍存在許多問題:首先,陶瓷膜產(chǎn)品功能和品種較為單一,無法滿足復雜應用場景的要求;例如在處理含油廢水和印染廢水中分離效率差;其次,商業(yè)化陶瓷膜一般處于微米尺度;具有更小孔徑尤其是處于納米尺度的陶瓷膜尚未商品化,且生產(chǎn)成本太高;第三,陶瓷膜在長期使用過程中易受到細菌污染,大大降低了陶瓷膜的過濾性能。而基于聚合物原位聚合,構(gòu)筑聚合物雜化陶瓷復合膜,則可以有效解決以上問題。本文通過原位聚合的方法,將聚酰亞胺(PI)以及聚酰亞胺包覆的銀納米粒子(PI-Ag)共價接枝到陶瓷膜(CM)表面,制備了兩種聚合物雜化陶瓷膜:PI/CM和PI-Ag/CM復合膜;采用多種手段對復合膜的物理化學性能進行了評價;同時以PI/CM復合膜為過濾膜,以油水和印染廢水為分離體系,對復合膜的分離性能進行了評價;以PI-Ag/CM復合膜為過濾膜,以含有大腸桿菌和牛血清白蛋白(BSA)的水溶液為分離體系,對復合膜的的分離性能和抗生物污染性能進行了評價。采用FESEM、EDS、XPS等技術(shù),對PI/CM和PI-Ag/CM復合膜的結(jié)構(gòu)、形貌以及表面組成進行了詳細表征;采用表面能分析,對復合膜的表面物理化學性能進行了表征;采用紅外光譜和熱分析技術(shù),對復合膜中聚合物的接枝和接枝率進行了評價;采用摩擦磨損技術(shù),對復合膜中涂層與陶瓷膜的結(jié)合力進行了評價;采用靜態(tài)和動態(tài)測試方法,對PI-Ag/CM復合膜中銀元素的穩(wěn)定性進行了評價。結(jié)果表明,利用本論文方法,成功將PI和PI-Ag共價接枝到CM表面;銀元素在PI膜中分布均勻,分散性好,尺寸大約在50-80 nm;PI在陶瓷膜的接枝率為11.62%;與空白陶瓷膜孔徑(1.1μm)相比,復合膜的孔徑降低為0.3μm。在油水分離實驗中,選取兩相油水體系(食用油和煤油)和乳化油(機油,水和一定量表面活性劑十二烷基硫酸鈉)為分離體系;以截留率、通量恢復率和耐用性為評價指標,對PI/CM復合膜的分離性能進行了評價。與空白陶瓷膜相比,復合膜的截留率分別為96.50%(食用油)、97.70%(煤油)和91.53%(乳化油),分別提高了26.50%、54.20%和14.67%;復合膜的通量恢復率分別為88.75%(食用油)和96.50%(乳化油),提高了56.26%,19.26%;經(jīng)過多次的重復使用后,復合膜的截留率分別為90.18%(食用油)、92.70%(煤油)和89.59%(乳化油),而空白陶瓷膜為61%、5.70%和66.17%,;在油水分離中,復合膜具有比陶瓷膜更加優(yōu)越的分離性能。在印染廢水分離實驗中,選取剛果紅水溶液為分離體系;以截留率、通量恢復率和耐用性為評價指標,對PI/CM復合膜的分離性能進行了評價。與空白陶瓷膜相比,復合膜的截留率為98.80%,提高了42.40%;復合膜的通量恢復率分別為97.50%,提高了28.53%;經(jīng)過10次的重復使用后,復合膜的截留率為95.40%,而空白陶瓷膜為51.40%;復合膜的通量恢復率為94.30%,而空白陶瓷膜為53.24%;在印染廢水分離中,復合膜具有比陶瓷膜更加優(yōu)越的分離性能。在抗生物污染實驗中,選取大腸桿菌和BSA為污染源,以截留率、通量恢復率和抗生物污染性為評價指標,對PI-Ag/CM復合膜進行了評價。與空白陶瓷膜相比,大腸桿菌菌液分離中復合膜的截留率為92.04%,提高了31.90%;在靜態(tài)抗污染實驗中復合膜的通量恢復率為99.80%,提高了44.64%;在抗生物污染性能中,復合膜的濾餅阻力系數(shù)為0.000055 min/mL2,而空白陶瓷膜為0.000034min/mL2,復合膜的通量恢復率為83.30%,而空白陶瓷膜為46.89%;在抗生物污染實驗中,復合膜具有比陶瓷膜更加優(yōu)越的抗污染性能。
【學位單位】：河南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TQ051.893
【部分圖文】：

河南科技大學碩士學位論文（如圖 1-1 所示），平板陶瓷膜的污染層一般在外部，清洗時更加的方便，并且污染層較薄，在膜污染后還能保證一定的透水率[29]。

按照外觀結(jié)構(gòu)特點陶瓷膜可分為多通道蜂窩型陶瓷膜（如圖1-2a 所示）、平板陶瓷膜（如圖 1-2b 所示）和管式陶瓷膜（如圖 1-2c 所示）三種[25-27]，根據(jù)微觀結(jié)構(gòu)特點可以分為對稱和非對稱陶瓷膜。多孔陶瓷膜的制備方法與材料的種類、膜的孔結(jié)構(gòu)以及孔徑的大小和范圍有關(guān)。通常陶瓷膜的制備方法有：擠出成型法、流延成型法、注漿成型法、壓制成型、溶相轉(zhuǎn)化法、陽極氧化法、懸浮粒子法以及化學氣相沉積法等[28]。在眾多陶瓷膜中，平板陶瓷膜具有水道短、工作壓力小、節(jié)能等優(yōu)點，與管式陶瓷膜相比，由于過濾方式不同

河南科技大學碩士學位論文，采用常規(guī)處理方法難以有效處理。目前常用的油水處理方處理原理的不同大致分為三大類：物理法、化學法和生物法要包括重力分離法、離心分離法、氣浮除油法、粗�；�、吸下面對這些工業(yè)中常用方法進行簡單介紹。重力分離法：重力分離法是利用油和水的密度不同且油和水之在靜止或流動狀態(tài)下借助各類隔油裝置使含油廢水中油滴、懸種方法，分離原理如圖 1-3 所示。
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本文編號：2864593