天堂国产午夜亚洲专区-少妇人妻综合久久蜜臀-国产成人户外露出视频在线-国产91传媒一区二区三区

氧化石墨烯復(fù)合納濾膜片層間距調(diào)控及其染料分離性能研究

發(fā)布時間:2020-04-06 11:29
【摘要】:由于紡織行業(yè)的發(fā)展,我國每年大約產(chǎn)生23.7億噸的高鹽度印染廢水,造成嚴重的環(huán)境污染和資源浪費。印染廢水具有高毒,組分復(fù)雜,處理難度大等特點,傳統(tǒng)水處理難以實現(xiàn)染料和無機鹽的回收利用。納濾(NF)作為一種新型分離技術(shù),具有高效、節(jié)能、工作條件溫和等優(yōu)點,截留分子量在200-1000 Da,能夠用于分離有機染料,實現(xiàn)資源的可持續(xù)性。然而,傳統(tǒng)的納濾膜材料(聚合物膜、陶瓷膜)存在化學穩(wěn)定性差、價格昂貴、制備過程復(fù)雜或者易脆等問題。氧化石墨烯(GO)是一種二維材料,表面含有豐富的羥基、羧基等含氧基團,親水性較好,具有良好的機械性能,優(yōu)異的化學穩(wěn)定性,已經(jīng)用作納濾膜材料。GO膜具有可控的層間納米通道,通過調(diào)節(jié)可以使染料分子或無機鹽選擇性滲透,進而實現(xiàn)染料和無機鹽的回收。本文以聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜為支撐體,以氨基功能化的四氧化三鐵(NH_2-Fe_3O_4)、鎳鐵水滑石(Ni-Fe-LDH)和金屬有機骨架材料(NH_2-MIL-53)納米粒子調(diào)節(jié)GO膜片層間距,實現(xiàn)染料分離,研究內(nèi)容和主要結(jié)論如下:(1)以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)修飾的Fe_3O_4納米粒子作為填充材料,將粒子與GO均勻分散在水中通過真空抽濾成膜,考察了NH_2-Fe_3O_4粒子添加量對復(fù)合納濾膜分離性能的影響,利用XRD、AFM、SEM、Zeta電位等手段對膜結(jié)構(gòu)進行了研究。結(jié)果表明:隨著NH_2-Fe_3O_4添加量的增加,致密膜結(jié)構(gòu)變得相對疏松,納濾膜表面粗糙度增加,負電性質(zhì)減弱。NH_2-Fe_3O_4納米粒子的引入,膜的通量顯著提高,GO/NH_2-Fe_3O_4-8的水通量78 L/(m~2h),比純GO膜提高了4.8倍,剛果紅的截留率比純GO膜僅降低了1.8%。對于剛果紅/無機鹽混合溶液,GO/NH_2-Fe_3O_4-8膜在保持較高的剛果紅截留率(約94%)的同時,降低了無機鹽的截留率,提高了復(fù)合納濾膜的染料脫鹽性能。NH_2-Fe_3O_4納米粒子的引入,明顯提高了GO復(fù)合納濾膜的抗壓實能力,膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增強,操作壓力從0.2 MPa增加至0.8 MPa,GO/NH_2-Fe_3O_4-8納濾膜通量從34.5 L/(m~2h)增加到106.4L/(m~2h),提高了208%,而純GO膜僅提高了142%。(2)采用水熱法制備了Ni-Fe-LDH粒子,并通過FT-IR、XRD和SEM等手段對其結(jié)構(gòu)和微觀形貌進行了表征,以PVDF多孔膜為支撐體,通過真空過濾法制備了一系列GO/LDH復(fù)合納濾膜。結(jié)果表明:LDH的引入,膜表面親水性和Zeta電位均有所增加。隨著LDH添加量的增加,復(fù)合膜的層間距逐漸變大,致密結(jié)構(gòu)變得相對疏松,水通量增加,GO/LDH-2的水通量為54.6 L/(m~2h),比純GO膜提高了3.1倍,同時對染料表現(xiàn)出較好的截留效果,剛果紅、甲基橙和亞甲基藍的截留率分別為99%、83.5%,73.6%。GO/LDH-2納濾膜連續(xù)運行14小時,通量維持在37.3 L/(m~2h)左右,剛果紅的截留依然保持99.0%左右,表現(xiàn)出良好的運行穩(wěn)定性。(3)通過溶劑熱法成功制備了NH_2-MIL-53(Al)多孔納米粒子,并用FI-IR和XRD等手段表征了其結(jié)構(gòu),然后采用真空抽濾法制備了一系列GO/MOF復(fù)合納濾膜,結(jié)果表明:隨著NH_2-MIL-53(Al)納米粒子添加量的增加,復(fù)合納濾膜表面粗糙度逐漸增大,SEM表明粒子均勻分布在氧化石墨烯納米片層之間,致密結(jié)構(gòu)變得相對疏松。NH_2-MIL-53(Al)的添加量增加,膜的通量也逐漸增加,GO/MOF-3的水通量為58.5 L/(m~2h),相比純GO膜提高了3.4倍;對剛果紅、甲基橙和亞甲基藍的截留率分別為99.3%、86%、77.2%,對Na_2SO_4和NaCl的截留率分別為66.7%和37.5%。操作壓力從0.2 MPa增加至0.8 MPa,GO/MOF-3復(fù)合膜的通量從25.2 L/(m~2h)增加至78.5 L/(m~2h),提高了212%。不同操作壓力下的水通量表明,NH_2-MIL-53(Al)粒子的引入,明顯提高了納濾膜的抗壓實能力,保持了納濾膜孔道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
【圖文】:

示意圖,膜分離過程,示意圖


.1 膜分離技術(shù)概述一般地,膜往往被稱為將兩相分隔開來的薄層障礙物,并允許某種組分優(yōu)先透過[1]分離技術(shù)是借助這種膜,在濃度差、壓力差或溫度差等外界推動力的作用下,將氣液體混合物分離開來從而達到濃縮、純化或富集等目的的一種新型分離技術(shù),膜可均相的或非均相的、不對稱的或?qū)ΨQ的、帶電的或中性的,厚度可以從幾微米到幾,其分離過程如圖 1-1 所示。膜分離技術(shù)最早源于人們對生物膜滲析現(xiàn)象的認識,至今,已經(jīng)成為化工、材料和環(huán)境等多學科交叉的高新技術(shù)。膜技術(shù)具有分離效率高地面積小、裝置及分離過程簡單、不會產(chǎn)生二次污染、能耗較低等優(yōu)點,同時分離較為溫和,可以有效減小對熱敏性物質(zhì)和生物組分的損傷,,得到迅速發(fā)展,已經(jīng)廣用于石油化工、生物醫(yī)藥、食品、環(huán)境、氣體分離、海水淡化等領(lǐng)域,被認為是 紀最有發(fā)展?jié)摿Φ母咝录夹g(shù)之一[2]。應(yīng)用于水處理領(lǐng)域,根據(jù)分離精度、傳質(zhì)機理作壓力等差異,可以將膜過程分為微濾(Microfiltration)、超濾(Ultrafiltration)、納Nanofiltration)、反滲透(Reverse Osmosis)[3]。

溶解擴散,機理,納濾膜


圖 1-2 溶解擴散機理圖Fig.1-2 Schematic of solution-diffusion mechanismruggen 等人探討了 4 種納濾膜對于 25 種有機分子的分離和電荷對截留的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)截留率的大小與分子的電等性質(zhì)有很大的關(guān)系。還發(fā)現(xiàn),納濾膜對高偶極矩分子種現(xiàn)象可以解釋為靜電作用使得偶極朝向膜[5]。納濾膜 Donnan 效應(yīng),并且會由于膜的孔徑不同而有所差異,徑篩分影響較為明顯,溶質(zhì)的分子量越大,截留率也就,Donnan 效應(yīng)起主導(dǎo)作用。當然,除了納濾膜本身的離也有一定的影響,如推動力、操作溫度、體系 pH、流質(zhì)溶液,因為 Donnan 平衡,離子與膜表面電荷為同種下來,同性離子電荷價態(tài)越高,截留率也就越高。同時也會被截留。傳質(zhì)模型
【學位授予單位】:江南大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2019
【分類號】:TQ051.893;X791

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張璇;蔣偉勤;鄧宇;;焦化廢水中基于納濾膜分離機制的脫氰方法[J];湘潭大學自然科學學報;2016年04期

2 田云龍;;納濾膜分離技術(shù)在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用[J];中國科技信息;2008年09期

3 何毅,李光明,趙建夫,韓志強;納濾膜分離機理及其在水處理中的應(yīng)用[J];凈水技術(shù);2003年05期

4 王姝;;納濾過程及應(yīng)用[J];中國鹽業(yè);2014年18期

5 時雅濱;張學彬;田明;孫麗;宋廣鳳;許曉娟;賈啟華;高丹;施潤;代歡歡;;納濾膜的制備及其應(yīng)用現(xiàn)狀[J];化工時刊;2018年10期

6 任志偉;;納濾膜分離技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J];價值工程;2011年15期

7 李煒臻;白慶中;;納濾膜分離技術(shù)在垃圾填埋場滲濾液處理中的應(yīng)用[J];安徽農(nóng)業(yè)科學;2007年24期

8 張澤慶;;納濾膜分離技術(shù)及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J];江蘇食品與發(fā)酵;2007年04期

9 張澤慶;;納濾膜分離技術(shù)及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J];過濾與分離;2007年04期

10 王曉琳;納濾膜分離技術(shù)最新進展[J];天津城市建設(shè)學院學報;2003年02期

相關(guān)會議論文 前8條

1 魯永宏;李東亮;侯雪燕;;納濾膜分離技術(shù)的研究進展[A];第二屆全國膜分離技術(shù)在食品工業(yè)中應(yīng)用研討會論文集[C];2006年

2 聶錦旭;;納濾膜分離技術(shù)處理發(fā)電廠循環(huán)冷卻水的應(yīng)用[A];2002熱烈慶祝全國化工給排水設(shè)計技術(shù)中心站成立四十周年技術(shù)交流會論文集[C];2002年

3 王大新;王曉琳;;面向飲用水制備過程的納濾膜分離技術(shù)[A];中國膜科學與技術(shù)報告會論文集[C];2003年

4 劉久清;李新海;;納濾膜分離技術(shù)在冶金中鎢回收及脫鹽領(lǐng)域的工程與應(yīng)用[A];中國無機鹽工業(yè)協(xié)會專家委員會擴大工作會議暨節(jié)能減排研討會論文集[C];2007年

5 張宇峰;吳云;環(huán)國蘭;曹東勛;徐麗麗;唐玉敏;;聚哌嗪酰胺分子結(jié)構(gòu)模擬及其納濾膜分離機理分析[A];2003年中國納微粉體制備與技術(shù)應(yīng)用研討會論文集[C];2003年

6 王僑;張廣山;王鵬;;預(yù)氧化-納濾膜分離耦合工藝處理水中低濃度As(Ⅲ)的研究[A];第十三屆全國水處理化學大會暨海峽兩岸水處理化學研討會摘要集-S1物理化學法[C];2016年

7 夏仙兵;蔡邦肖;;甘露醇的納濾膜分離與滲濾純化工藝實驗研究 2.甘露醇溶液的膜滲濾過程傳質(zhì)與純化工藝[A];2010年中國藥學大會暨第十屆中國藥師周論文集[C];2010年

8 蘇萌;王大新;王曉琳;;混合電解質(zhì)體系納濾膜分離性能的實驗研究[A];第一屆全國化學工程與生物化工年會論文摘要集(上)[C];2004年

相關(guān)博士學位論文 前7條

1 陳秋麗;納濾膜去除水中微量鄰苯二甲酸酯的效能及預(yù)測模型研究[D];廣州大學;2018年

2 趙亞麗;基于新型單體的反滲透與納濾膜的制備與性能研究[D];中國科學技術(shù)大學;2019年

3 杜勇;相對擴散法制備納濾膜及其孔徑調(diào)控[D];浙江大學;2018年

4 邱長泉;紫外接枝制備親水性納濾膜的研究[D];復(fù)旦大學;2005年

5 苗晶;基于殼聚糖硫酸酯、羧甲基殼聚糖及羧甲基纖維素鈉復(fù)合納濾膜的研究[D];中國海洋大學;2006年

6 顏春;季銨化聚芳醚砜酮納濾膜及陰離子交換膜的研究[D];大連理工大學;2007年

7 伍靈;含銨鹽和碳酸氫鹽溶液納濾膜分離性能的實驗與模型研究[D];清華大學;2009年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 周迪;高性能聚醚砜基納濾膜界面聚合調(diào)控及性能研究[D];吉林大學;2019年

2 呂海東;高回收率下納濾膜對地下水處理的研究[D];青島科技大學;2019年

3 許中煌;氧化石墨烯/堿式硫酸鋁摻雜聚醚砜/聚酰胺復(fù)合納濾膜的制備與研究[D];廈門大學;2018年

4 司學見;氧化石墨烯復(fù)合納濾膜片層間距調(diào)控及其染料分離性能研究[D];江南大學;2019年

5 王珍;無機陶瓷耐溶劑納濾膜的制備與表征[D];華東理工大學;2015年

6 高克;氧化石墨烯—陶瓷復(fù)合納濾膜的層層自組裝制備及其性能研究[D];廈門大學;2017年

7 瞿艷;大通量納濾膜的構(gòu)建與分離性能研究[D];廈門大學;2018年

8 張詩q

本文編號:2616449


資料下載
論文發(fā)表

本文鏈接:http://sikaile.net/projectlw/qgylw/2616449.html


Copyright(c)文論論文網(wǎng)All Rights Reserved | 網(wǎng)站地圖 |

版權(quán)申明:資料由用戶d7813***提供,本站僅收錄摘要或目錄,作者需要刪除請E-mail郵箱bigeng88@qq.com