由于人類社會的不斷發(fā)展,造成了水資源的短缺、污染等問題,加之人類可直接利用的水資源更是十分有限,所以這項(xiàng)問題成為了人類社會進(jìn)一步發(fā)展的巨大阻礙。水資源短缺更是會帶來生態(tài)環(huán)境問題,并且危害物種多樣性。在中國,這種問題尤為嚴(yán)峻,人均水資源少、缺水城市數(shù)量多等問題造成了許多群眾生活不便,社會發(fā)展受到阻礙。一方面,地球上大部分的水是海水,可直接使用的水資源近占3%;另一方面,社會發(fā)展造成的污染水被直接排放,除了危及生態(tài)與人類健康,這些水資源也被白白浪費(fèi)。所以,海水淡化技術(shù)和污水處理技術(shù)被認(rèn)為是能夠解決當(dāng)前人類水問題的主要手段。含油廢水是含油類物質(zhì)的廢水的總成,一般由工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及家庭的生產(chǎn)生活過程中產(chǎn)生,且產(chǎn)量巨大。含油廢水的直接排放不僅會危害生態(tài)和人類,還造成了大量珍貴水資源的浪費(fèi)。分離法、吸附法、化學(xué)法甚至微生物降解技術(shù)都被不斷的用于含油廢水的處理,但效果不佳。于是,高效、便捷、低成本膜分離成為了近年來分離油水的重要技術(shù)。海水淡化是將海中的雜質(zhì)分離從而獲得淡水的過程,并且早在16世紀(jì)就被發(fā)明,并于上世紀(jì)30-40年代的中東地區(qū)開始規(guī)模化出現(xiàn),并取得了世界范圍的認(rèn)可�，F(xiàn)如今,我國也對該項(xiàng)技術(shù)加以重視,不斷出臺政策、開設(shè)研發(fā)中心,力求通過該技術(shù)緩解水資源短缺現(xiàn)象。而目前的海水淡化技術(shù)主要分為物理和化學(xué)法,像多級閃法、反滲透法等已經(jīng)取得了規(guī)模化的應(yīng)用。膜蒸餾被發(fā)現(xiàn)可用于處理海水的時(shí)間相對較晚,但由于對膜材料的要求難以滿足,所以沒有得到過多的關(guān)注。本文嘗試尋找在油水分離和膜蒸餾領(lǐng)域具有應(yīng)用前景和可靠性能的多空陶瓷膜材料。通過相轉(zhuǎn)化流延技術(shù)以及燒結(jié)成型工藝制備了具有高強(qiáng)度和合適的孔徑分布的β塞隆非對稱性多孔陶瓷膜,同時(shí)對陶瓷膜的表面進(jìn)行修飾(二氧化硅納米顆粒修飾以及疏水修飾),使其能夠滿足油水分離和膜蒸餾實(shí)驗(yàn)的要求。主要內(nèi)容為:第一章介紹了當(dāng)前的水資源緊缺、油水分離和海水淡化的重要性和必要性;含油廢水的問題、相關(guān)技術(shù)以及應(yīng)用;膜蒸餾技術(shù)的發(fā)展、優(yōu)缺點(diǎn)以及分離;以及油水分離和膜蒸餾實(shí)驗(yàn)對于設(shè)備和陶瓷膜的要求,并明確了實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和全文的構(gòu)思。第二章羅列了實(shí)驗(yàn)所用的原材料、試劑以及相關(guān)的制備和測試設(shè)備。第三章簡單介紹了β塞隆陶瓷膜的制備流程以及表面縮孔修飾的探究。通過相轉(zhuǎn)化流延工藝以及高溫?zé)Y(jié),制備了強(qiáng)度可靠、形貌典型的陶瓷膜材料。然后探究了正硅酸四乙酯水解制備二氧化硅并沉積在陶瓷膜表面以達(dá)到縮小陶瓷膜孔徑的目的的實(shí)驗(yàn)。最終通過Stober法制備了形貌均一穩(wěn)定的二氧化硅納米顆粒,并通過燒結(jié)增強(qiáng)膜與顆粒之間的結(jié)合強(qiáng)度。第四章是對二氧化硅納米顆粒修飾后的陶瓷膜表征以及油水分離實(shí)驗(yàn)的介紹。(1)修飾后的陶瓷膜表面均勻附著二氧化硅納米顆粒,孔徑尺寸明顯減少(1.05μ嘩到0.65μm),其透氣、透水量都有一定程度的減少;(2)接著進(jìn)行了油水分離實(shí)驗(yàn),并探究壓力和流速對于膜的影響,獲得了高通量的同時(shí)也達(dá)到了優(yōu)秀的截留率。第五章是對β塞隆陶瓷膜的疏水性修飾并用于膜蒸餾實(shí)驗(yàn)。通過硅氧烷熱解法使陶瓷膜表面獲得疏水性能,并能在酸堿、廢水中保持穩(wěn)定疏水性能。同時(shí)可以保持在直接接觸膜蒸餾實(shí)驗(yàn)中較長時(shí)間的穩(wěn)定通量。第六章主要是總結(jié)前文的所有工作,以及對工作中遇到和產(chǎn)生的問題和不足進(jìn)行總結(jié),并對以后的規(guī)劃和打算做說明。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ051.893
【部分圖文】：

３６００萬噸，直接供給世界５％人口的生產(chǎn)生活。近年來，我國越來越重視海水淡??化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，不斷的出臺各項(xiàng)政策，開設(shè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，力圖通過該種技術(shù)緩??解水資源短缺的現(xiàn)象。該技術(shù)主要有以下幾類，如圖１．１所示。根據(jù)鹽水分離過??程的不同，當(dāng)有新物質(zhì)生成時(shí)，海水淡化的方法屬于化學(xué)法，反之則屬于物理的??方法。物理方法主要包括，利用熱能驅(qū)動(dòng)的熱方法和利用膜進(jìn)行鹽水分離的膜方??法；而水合物法和離子交換法是化學(xué)方法的主流。目前世界上主要大規(guī)模應(yīng)用的??海水淡化技術(shù)主要有多級閃法、多效蒸餾和反滲透法。??１??

第一章緒論???水的目的。反滲透法由于自身低能耗、高效率等優(yōu)勢，在目前得到了廣泛的??。特別是近年來，石墨烯以及碳納米管等新材料作為半透膜呈現(xiàn)出了良好的??性，使得該項(xiàng)技術(shù)持續(xù)成為研宄熱點(diǎn)。該技術(shù)在海水淡化、純水儲備、廢水??等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，并且不斷成為了人們對于海水淡化裝置的首選。??法是上世紀(jì)中葉，美國政府援助開發(fā)的新技術(shù)。距今三十年前，美國將該法??的水作為航空飛行員的飲用水，即太空水。因此，該技術(shù)在未來的數(shù)十年是??效、最關(guān)鍵的水處理方式。??

圖１．４氣浮法設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖??光化學(xué)氧化法，是一種利用太陽光產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)處理含油廢水的方法。通??過太陽光的紫外線輻射降解含油廢水中的油相和雜質(zhì)，并且通常使用半導(dǎo)體材料??作為反應(yīng)催化劑，加快反映進(jìn)程。這種方法可以是含油廢水中產(chǎn)生許多的自由基??團(tuán)，由于其活性極高，所以非常容易破壞油滴這種有機(jī)相。二氧化鈦（Ｔｉ〇２）、??氧化鎢（ｗｏ３）等是常用的光催化劑，價(jià)格低廉且穩(wěn)定性好。但目前光化學(xué)氧化??法仍舊需要時(shí)間進(jìn)行相關(guān)的研宄和探索，去解決設(shè)備成本高，批量應(yīng)用難度大等??問題［２１－２３］。??化學(xué)氧化法，是借助氧化劑的強(qiáng)氧化特性將污染物氧化為無毒、無污染物的??過程。氧氣（〇２）、雙氧水（Ｈ２０２）、氯氣（Ｃｌ２?）、氯酸根（ＣＩＯ＿）、高錳酸鉀（ＫＭｎ〇４）??等是常見的氧化劑，能夠?qū)⒑蛷U水中的油相和有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成無污染的、環(huán)??境友好物，達(dá)到凈化分離的目的［２４］。??６．微生物降解法??微生物降解法，是利用了微生物對含油廢水中的油和其他有機(jī)物進(jìn)行降解，??一一
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本文編號：2880680