金屬有機(jī)框架材料復(fù)合膜的制備及其納濾性能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-06-10 16:56
膜技術(shù)的開發(fā)與利用是當(dāng)前及未來研究的熱點(diǎn),根據(jù)膜孔徑和推動(dòng)機(jī)理的不同,膜技術(shù)可以分為微濾、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（RO）和正滲透（FO）。NF介于UF和RO之間,可以有效的分離高價(jià)離子、有機(jī)小分子物質(zhì)和大分子病毒等物質(zhì)。NF技術(shù)應(yīng)用非常廣泛,尤其是在環(huán)境、海水淡化和制藥生物技術(shù)領(lǐng)域。但單一組分的納濾膜難以在孔徑、截留效率、濾水效率等方面滿足NF的應(yīng)用要求,使得其發(fā)展受到一定的限制。通過改性方法可以解決這一難題,常用的改性方法有界面聚合（IP）、接枝改性和共混改性三大類。近年來,有機(jī)-無機(jī)雜化的金屬有機(jī)框架材料（MOFs）因其極高的表面積和高孔隙率而被廣泛的應(yīng)用在膜材料改性方面。本文選用MOFs材料ZIF-8,通過原位改性的方法在膜的表面構(gòu)筑了連續(xù)的晶體功能層,并引入生物分子脫氧核糖核酸（DNA）改善了ZIF-8復(fù)合膜的水穩(wěn)定性;利用水穩(wěn)定性較好的UiO-66-NH2,制備了帶有正電荷的NF復(fù)合膜,并研究了其的微觀結(jié)構(gòu)和分離性能。首先,采用原位生長的方法對(duì)聚砜（PS）超濾膜進(jìn)行了改性,制備了具有高截留率和高水通量的“雙高”納濾膜。通過IR、XPS、XRD...
【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省
【文章頁數(shù)】：93 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
TFN-IP膜合成方案[25]
青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文5圖1-2DMC與PS接枝聚合機(jī)理[28]Fig.1-2GraftpolymerizationmechanismofDMCandPS1.1.2.2電子束（EB）輻射法高能電子束輻照可以在聚合物上形成有效活性位點(diǎn)，并且在輻照過程中不需要特殊的添加劑，是滲透到聚合物層中最為簡便的方法。EB輻射在聚合物上形成的活性位點(diǎn)可以相互作用形成三維網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)反應(yīng)，從而有效的減小膜的孔徑[31]。Linggawati等人[32]報(bào)道的研究中，將nylon-66通過EB輻射交聯(lián)形成了NF膜，隨著膜孔尺寸的改善和膜厚度與孔隙率比率的提高，nylon-66復(fù)合膜表現(xiàn)出優(yōu)異的滲透性且對(duì)于中性溶質(zhì)和二價(jià)離子由較高的截留性能[32]。通過將2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸（AMPS）以電子束輻射法接枝到PS載體上，可以制造新穎的NF中空纖維膜，該膜可以有效的去除致突變性和致癌性高的六價(jià)鉻離子，同時(shí)改性過程中產(chǎn)生的高負(fù)電荷可以通過Donnan效應(yīng)提高分離膜的納濾性能[33]。1.1.2.3等離子處理在等離子表面改性過程中，含氮等離子體可以接枝在聚合膜的改性表面生成含
金屬有機(jī)框架材料復(fù)合膜的制備及其納濾性能研究6氮官能團(tuán)，這些官能團(tuán)可以增加膜材料親水性和減少污染[34]。此外，還可以通過等離子體誘導(dǎo)的接枝聚合反應(yīng)將單體接枝到聚合物表面而達(dá)到永久改性的目的。Wang等人[35]通過使用等離子處理方法將AMPS接枝到PS空纖維UF膜表面，制備了一種新型的帶負(fù)電荷的NF膜。圖1-3所示為等離子處理過程的簡化圖。圖1-3等離子處理過程的簡化圖[36]Fig.1-3Thesimplifieddiagramoftheplasmatreatmentprocess1.1.2.4層層組裝(LbL)LbL最早應(yīng)用于多層帶電極板的制備過程，是通過層與層之間的相互作用（化學(xué)鍵、氫鍵、靜電作用、配位作用等）制備結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定且具有特殊功能的復(fù)合膜的方法。例如，通過交替吸附海藻酸鈉（ALG）和殼聚糖（CHI）層進(jìn)行改性而制備的醋酸纖維素NF膜，相關(guān)團(tuán)隊(duì)研究了改性層數(shù)對(duì)分離膜特性和性能的影響，結(jié)果表明改性15個(gè)雙層膜是最佳條件[37]。Ng等人[38]用LbL方法制備了具有高鹽選擇性和穩(wěn)定性的NF膜，同時(shí)發(fā)現(xiàn)5個(gè)聚電解質(zhì)膜改性PES20膜可以顯示出與50個(gè)以上雙層膜改性膜類似的性能。因此，聚電解質(zhì)多層膜的應(yīng)用為改善膜的性能提供了一種新的途徑[38]。胺偶聯(lián)法和硅烷偶聯(lián)法是LbL組裝的NF膜常用的兩種交聯(lián)方法，它們可以提
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]深基坑工程支護(hù)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 楊培明. 現(xiàn)代物業(yè)(上旬刊). 2013(09)
[2]多巴胺的自聚-附著行為與膜表面功能化[J]. 徐又一,蔣金泓,朱利平,朱寶庫. 膜科學(xué)與技術(shù). 2011(03)
本文編號(hào)：3222769
【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省
【文章頁數(shù)】：93 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
TFN-IP膜合成方案[25]
青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文5圖1-2DMC與PS接枝聚合機(jī)理[28]Fig.1-2GraftpolymerizationmechanismofDMCandPS1.1.2.2電子束（EB）輻射法高能電子束輻照可以在聚合物上形成有效活性位點(diǎn)，并且在輻照過程中不需要特殊的添加劑，是滲透到聚合物層中最為簡便的方法。EB輻射在聚合物上形成的活性位點(diǎn)可以相互作用形成三維網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)反應(yīng)，從而有效的減小膜的孔徑[31]。Linggawati等人[32]報(bào)道的研究中，將nylon-66通過EB輻射交聯(lián)形成了NF膜，隨著膜孔尺寸的改善和膜厚度與孔隙率比率的提高，nylon-66復(fù)合膜表現(xiàn)出優(yōu)異的滲透性且對(duì)于中性溶質(zhì)和二價(jià)離子由較高的截留性能[32]。通過將2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸（AMPS）以電子束輻射法接枝到PS載體上，可以制造新穎的NF中空纖維膜，該膜可以有效的去除致突變性和致癌性高的六價(jià)鉻離子，同時(shí)改性過程中產(chǎn)生的高負(fù)電荷可以通過Donnan效應(yīng)提高分離膜的納濾性能[33]。1.1.2.3等離子處理在等離子表面改性過程中，含氮等離子體可以接枝在聚合膜的改性表面生成含
金屬有機(jī)框架材料復(fù)合膜的制備及其納濾性能研究6氮官能團(tuán)，這些官能團(tuán)可以增加膜材料親水性和減少污染[34]。此外，還可以通過等離子體誘導(dǎo)的接枝聚合反應(yīng)將單體接枝到聚合物表面而達(dá)到永久改性的目的。Wang等人[35]通過使用等離子處理方法將AMPS接枝到PS空纖維UF膜表面，制備了一種新型的帶負(fù)電荷的NF膜。圖1-3所示為等離子處理過程的簡化圖。圖1-3等離子處理過程的簡化圖[36]Fig.1-3Thesimplifieddiagramoftheplasmatreatmentprocess1.1.2.4層層組裝(LbL)LbL最早應(yīng)用于多層帶電極板的制備過程，是通過層與層之間的相互作用（化學(xué)鍵、氫鍵、靜電作用、配位作用等）制備結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定且具有特殊功能的復(fù)合膜的方法。例如，通過交替吸附海藻酸鈉（ALG）和殼聚糖（CHI）層進(jìn)行改性而制備的醋酸纖維素NF膜，相關(guān)團(tuán)隊(duì)研究了改性層數(shù)對(duì)分離膜特性和性能的影響，結(jié)果表明改性15個(gè)雙層膜是最佳條件[37]。Ng等人[38]用LbL方法制備了具有高鹽選擇性和穩(wěn)定性的NF膜，同時(shí)發(fā)現(xiàn)5個(gè)聚電解質(zhì)膜改性PES20膜可以顯示出與50個(gè)以上雙層膜改性膜類似的性能。因此，聚電解質(zhì)多層膜的應(yīng)用為改善膜的性能提供了一種新的途徑[38]。胺偶聯(lián)法和硅烷偶聯(lián)法是LbL組裝的NF膜常用的兩種交聯(lián)方法，它們可以提
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]深基坑工程支護(hù)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 楊培明. 現(xiàn)代物業(yè)(上旬刊). 2013(09)
[2]多巴胺的自聚-附著行為與膜表面功能化[J]. 徐又一,蔣金泓,朱利平,朱寶庫. 膜科學(xué)與技術(shù). 2011(03)
本文編號(hào)：3222769
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