氨基交聯(lián)的氧化石墨烯框架復合膜的制備與分離性能研究
發(fā)布時間：2022-01-05 01:42
隨著國民經(jīng)濟和工業(yè)化進程的快速發(fā)展,工業(yè)廢水的排放量日益增加,其中高鹽廢水的排放量在我國總廢水量中占5%,而且每年以2%的增速不斷增加。高鹽廢水不僅會嚴重影響到人類的健康,甚至危害整個生態(tài)系統(tǒng)。氧化石墨烯（GO）是一種新型的二維碳材料,由于具有強親水性、含有大量含氧官能團和大的比表面積等特點而備受關(guān)注,廣泛用于膜分離材料研究中。相對于其他的高鹽廢水處理技術(shù),膜分離技術(shù)具有節(jié)能、環(huán)保、高效等優(yōu)勢。本論文采用兩種共價交聯(lián)劑分別對GO進行功能化制備出了氨基交聯(lián)的氧化石墨烯框架（graphene oxide framework,GOF）復合膜,系統(tǒng)研究了GOF復合膜的制備、表征與分離性能。具體研究內(nèi)容如下:（1）通過尿素（UR）共價交聯(lián)GO形成GO/UR復合物,采用真空抽濾法制備出具有氧化石墨烯框架結(jié)構(gòu)的GO/UR復合膜。在室溫下,GO與UR的質(zhì)量比為1/3.750,GO濃度為0.02 g L-1為制備條件時所制備的復合膜分離性能最佳。30 oC時,該GO/UR復合膜對純水和3.5 wt%NaCl溶液的滲透通量分別是36.1 kg m-2<...
【文章來源】：江西師范大學江西省
【文章頁數(shù)】：74 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
生物炭的制備及其在廢水處理中的應用[2]
氨基交聯(lián)的氧化石墨烯框架復合膜的制備與分離性能研究3反滲透[26]的原理是利用半透膜（孔徑小于1nm）將純?nèi)軇┖腿芤焊糸_,在無外加壓力情況下,濃度低的一側(cè)會自發(fā)向濃度高的一側(cè)擴散,當在濃度高的一側(cè)施加一個大于滲透壓的外力時恰好阻止這一現(xiàn)象的發(fā)生。它可以有效分離液體里的小分子和離子，操作壓力一般在1-10MPa之間。表1-1不同膜分離技術(shù)的對比膜過程驅(qū)動力膜類型傳質(zhì)機理截留物微濾壓力差對稱膜顆粒大小形狀懸浮顆粒物超濾壓力差非對稱性膜分子大小形狀、分子特性膠體納濾壓力差復合膜電荷性及離子大小有機物反滲透壓力差非對稱性膜溶劑擴散溶質(zhì)、無機鹽1.3氧化石墨烯基膜1.3.1氧化石墨烯的簡介2004年Geim等人[29]通過機械剝離的方法制備出一種新的二維材料—石墨烯，并且研究其各種物理化學性質(zhì)，從而激起廣大學者對石墨烯基材料的研究興趣。石墨烯是一種非常薄的碳材料，厚度相當于單原子層（約為0.34nm），它擁有蜂窩狀結(jié)構(gòu)，碳原子都是以sp2的形式存在，使得其具備優(yōu)異的電學性能、機械性能、熱力學性能和非常大的比表面積[30-32]。圖1-2GO的結(jié)構(gòu)模型[33-36]
饔沒蛘呔駁繾饔玫壤詞迪址槍?價鍵的改性[33]。這類改性得到的物質(zhì)穩(wěn)定性沒有上述兩種的好，作用力較弱，但不會破壞GO本身結(jié)構(gòu)和性能，同時能提高其分散性。在非共價相互作用中分子間的π-π作用倍受關(guān)注。GO擁有高度共軛的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，容易與結(jié)構(gòu)相似的小分子或者聚合物發(fā)生強烈的π-π作用。Xu等[51]用1-芘丁酸功能化改性GO，1-芘丁酸中的芘環(huán)與GO的苯環(huán)通過π-π作用增加穩(wěn)定性。聚乙烯醇上的含氧官能團能與GO上的含氧官能團形成氫鍵作用[52]；GO上的含氧官能團和聚苯胺的氨基具有氫鍵作用和靜電作用，交聯(lián)后的結(jié)構(gòu)如圖1-3所示[53]；用十二烷基苯磺酸鈉功能化GO可改善其在水中的分散性，而且該復合膜的電化學穩(wěn)定性也大大提高[54]。圖1-3聚苯胺與GO交聯(lián)后的結(jié)構(gòu)示意圖[53]
【參考文獻】：
期刊論文
[1]雙酚A及其類似物的生物毒性效應與管理研究進展[J]. 任文娟,楊倩,劉濟寧,陳英文,沈樹寶. 環(huán)境與健康雜志. 2016(07)
[2]環(huán)境雌激素雙酚A的研究進展[J]. 李楠,范添博,田義軍,郭婧,吳瓊. 現(xiàn)代生物醫(yī)學進展. 2015(07)
[3]高鹽度廢水處理技術(shù)研究進展[J]. 李鳳娟,徐菲,李小龍,李琦,曹保久. 環(huán)境科學與管理. 2014(02)
[4]高鹽廢水的形成及其處理技術(shù)進展[J]. 李柄緣,劉光全,王瑩,張曉飛,劉鵬,任雯,雍興躍. 化工進展. 2014(02)
碩士論文
[1]氧化石墨烯及其復合膜的制備工藝與染料分離應用[D]. 侯敬珂.天津工業(yè)大學 2019
[2]功能化氧化石墨烯復合膜的制備、表征及染料廢水分離性能[D]. 王彩云.江西師范大學 2018
[3]氧化石墨烯基復合膜的制備及分離性能[D]. 李創(chuàng).江西師范大學 2017
[4]改性石墨烯氣凝膠粒子電極處理含雙酚A廢水的研究[D]. 陳莊.華北電力大學(北京) 2017
本文編號：3569478
【文章來源】：江西師范大學江西省
【文章頁數(shù)】：74 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
生物炭的制備及其在廢水處理中的應用[2]
氨基交聯(lián)的氧化石墨烯框架復合膜的制備與分離性能研究3反滲透[26]的原理是利用半透膜（孔徑小于1nm）將純?nèi)軇┖腿芤焊糸_,在無外加壓力情況下,濃度低的一側(cè)會自發(fā)向濃度高的一側(cè)擴散,當在濃度高的一側(cè)施加一個大于滲透壓的外力時恰好阻止這一現(xiàn)象的發(fā)生。它可以有效分離液體里的小分子和離子，操作壓力一般在1-10MPa之間。表1-1不同膜分離技術(shù)的對比膜過程驅(qū)動力膜類型傳質(zhì)機理截留物微濾壓力差對稱膜顆粒大小形狀懸浮顆粒物超濾壓力差非對稱性膜分子大小形狀、分子特性膠體納濾壓力差復合膜電荷性及離子大小有機物反滲透壓力差非對稱性膜溶劑擴散溶質(zhì)、無機鹽1.3氧化石墨烯基膜1.3.1氧化石墨烯的簡介2004年Geim等人[29]通過機械剝離的方法制備出一種新的二維材料—石墨烯，并且研究其各種物理化學性質(zhì)，從而激起廣大學者對石墨烯基材料的研究興趣。石墨烯是一種非常薄的碳材料，厚度相當于單原子層（約為0.34nm），它擁有蜂窩狀結(jié)構(gòu)，碳原子都是以sp2的形式存在，使得其具備優(yōu)異的電學性能、機械性能、熱力學性能和非常大的比表面積[30-32]。圖1-2GO的結(jié)構(gòu)模型[33-36]
饔沒蛘呔駁繾饔玫壤詞迪址槍?價鍵的改性[33]。這類改性得到的物質(zhì)穩(wěn)定性沒有上述兩種的好，作用力較弱，但不會破壞GO本身結(jié)構(gòu)和性能，同時能提高其分散性。在非共價相互作用中分子間的π-π作用倍受關(guān)注。GO擁有高度共軛的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，容易與結(jié)構(gòu)相似的小分子或者聚合物發(fā)生強烈的π-π作用。Xu等[51]用1-芘丁酸功能化改性GO，1-芘丁酸中的芘環(huán)與GO的苯環(huán)通過π-π作用增加穩(wěn)定性。聚乙烯醇上的含氧官能團能與GO上的含氧官能團形成氫鍵作用[52]；GO上的含氧官能團和聚苯胺的氨基具有氫鍵作用和靜電作用，交聯(lián)后的結(jié)構(gòu)如圖1-3所示[53]；用十二烷基苯磺酸鈉功能化GO可改善其在水中的分散性，而且該復合膜的電化學穩(wěn)定性也大大提高[54]。圖1-3聚苯胺與GO交聯(lián)后的結(jié)構(gòu)示意圖[53]
【參考文獻】：
期刊論文
[1]雙酚A及其類似物的生物毒性效應與管理研究進展[J]. 任文娟,楊倩,劉濟寧,陳英文,沈樹寶. 環(huán)境與健康雜志. 2016(07)
[2]環(huán)境雌激素雙酚A的研究進展[J]. 李楠,范添博,田義軍,郭婧,吳瓊. 現(xiàn)代生物醫(yī)學進展. 2015(07)
[3]高鹽度廢水處理技術(shù)研究進展[J]. 李鳳娟,徐菲,李小龍,李琦,曹保久. 環(huán)境科學與管理. 2014(02)
[4]高鹽廢水的形成及其處理技術(shù)進展[J]. 李柄緣,劉光全,王瑩,張曉飛,劉鵬,任雯,雍興躍. 化工進展. 2014(02)
碩士論文
[1]氧化石墨烯及其復合膜的制備工藝與染料分離應用[D]. 侯敬珂.天津工業(yè)大學 2019
[2]功能化氧化石墨烯復合膜的制備、表征及染料廢水分離性能[D]. 王彩云.江西師范大學 2018
[3]氧化石墨烯基復合膜的制備及分離性能[D]. 李創(chuàng).江西師范大學 2017
[4]改性石墨烯氣凝膠粒子電極處理含雙酚A廢水的研究[D]. 陳莊.華北電力大學(北京) 2017
本文編號：3569478
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