膜分離具有高效、環(huán)保、節(jié)能、操作簡便、易于控制等優(yōu)點,在水處理領(lǐng)域具有極其廣闊的應(yīng)用前景。然而,傳統(tǒng)膜分離的主要機理是機械篩分,即截留尺寸大于或近似于膜孔徑的污染物,而無法去除尺寸小于膜孔徑的污染物。同時,膜滲透性與膜選擇性之間的矛盾關(guān)系以及膜污染等問題也嚴(yán)重制約著膜分離的推廣應(yīng)用。針對這些問題,本論文設(shè)計和制備了基于碳納米管的分離膜(CNTM),利用其優(yōu)異的導(dǎo)電性實現(xiàn)了電化學(xué)與膜分離的耦合,通過電化學(xué)輔助作用改善了分離膜的選擇性和抗污染性,并揭示了電化學(xué)輔助膜分離的機理。主要研究結(jié)果如下：1)采用壓片燒結(jié)-真空抽濾兩步法制備了平板式類石墨烯碳-碳納米管(Gr-CNT)/陶瓷分離膜,然后通過施加電偏壓實現(xiàn)膜分離與電化學(xué)耦合,并研究了耦合工藝對水體中不同電性和尺度污染物的分離性能。實驗結(jié)果表明,耦合工藝在+1.5 V Vs.Ag/AgCl偏壓下,處理尺寸與膜孔徑相當(dāng)?shù)亩趸栉⑶驎r的截留去除率和膜通量分別達到單獨膜分離的1.13和1.50倍；尺寸小于膜孔徑且?guī)ж撾姾傻木郾揭蚁┪⑶?PS NPs)在耦合工藝中的擴散-吸附速率達到單獨膜分離的7.45倍,PS NPs的去除量較單獨膜分離提高了4...

【文章頁數(shù)】：162 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
主要縮寫表
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 膜分離簡介
        1.2.1 膜分離分類
        1.2.2 膜分離的應(yīng)用
    1.3 碳材料分離膜簡介
        1.3.1 傳統(tǒng)碳材料分離膜
        1.3.2 碳納米管分離膜
        1.3.3 石墨烯及其衍生物分離膜
        1.3.4 碳納米纖維分離膜
        1.3.5 復(fù)合碳納米材料分離膜
    1.4 電化學(xué)在水處理中的應(yīng)用
        1.4.1 電增強吸附/脫附
        1.4.2 電化學(xué)降解
        1.4.3 能量回收
        1.4.4 電致潤濕
    1.5 選題依據(jù)、研究目的及內(nèi)容
        1.5.1 選題依據(jù)
        1.5.2 研究目的與內(nèi)容
2 類石墨烯碳-陶瓷分離膜的制備及其電化學(xué)輔助分離性能
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗材料與試劑
        2.2.2 設(shè)備與儀器
        2.2.3 類石墨烯碳-陶瓷分離膜的制備
        2.2.4 類石墨烯碳-陶瓷分離膜的表征方法
        2.2.5 類石墨烯碳-陶瓷分離膜的性能考察
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 類石墨烯碳-陶瓷分離膜的形貌和性能參數(shù)
        2.3.2 電化學(xué)輔助類石墨烯碳-陶瓷分離膜的水處理性能
    2.4 本章小結(jié)
3 類石墨烯碳-碳納米管/陶瓷分離膜的制備
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗材料和試劑
        3.2.2 設(shè)備與儀器
        3.2.3 陶瓷基底的制備
        3.2.4 碳納米管涂膜液的制備
        3.2.5 類石墨烯碳-碳納米管/陶瓷分離膜的制備
        3.2.6 類石墨烯碳-碳納米管/陶瓷分離膜的表征與分析方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 陶瓷平板基底的形貌表征與分析
        3.3.2 類石墨烯碳-碳納米管/陶瓷分離膜的性能表征和調(diào)控
        3.3.3 類石墨烯碳-碳納米管/陶瓷分離膜的物理化學(xué)穩(wěn)定性
    3.4 本章小結(jié)
4 類石墨烯碳-碳納米管/陶瓷分離膜在電化學(xué)輔助下的截留選擇性
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗試劑、設(shè)備與儀器
        4.2.2 實驗裝置與測試步驟
        4.2.3 水質(zhì)監(jiān)測與分析方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 電化學(xué)輔助類石墨烯碳-碳納米管/陶瓷分離膜對近似于膜孔徑污染物的分離性能
        4.3.2 電化學(xué)輔助類石墨烯碳-碳納米管/陶瓷分離膜對小于膜孔徑污染物的分離性能
        4.3.3 電化學(xué)輔助類石墨烯碳-碳納米管/陶瓷分離膜對有機分子的分離性能
        4.3.4 電化學(xué)輔助類石墨烯碳-碳納米管/陶瓷分離膜再生性能
        4.3.5 電化學(xué)輔助類石墨烯碳-碳納米管/陶瓷分離膜對天然有機質(zhì)的分離性能
    4.4 本章小結(jié)
5 類石墨烯碳-碳納米管/陶瓷中空纖維膜的制備及其電化學(xué)輔助抗膜污染性能的研究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 實驗材料與試劑
        5.2.2 設(shè)備與儀器
        5.2.3 陶瓷中空纖維膜基底的制備
        5.2.4 類石墨烯碳-碳納米管/陶瓷中空纖維膜的制備
        5.2.5 類石墨烯碳-碳納米管/陶瓷中空纖維膜的表征及分析方法
        5.2.6 電化學(xué)輔助類石墨烯碳-碳納米管/陶瓷中空纖維膜抗污染性能的考察方法
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 陶瓷中空纖維膜基底的形貌和性能參數(shù)
        5.3.2 類石墨烯碳-碳納米管/陶瓷中空纖維膜的形貌和性能參數(shù)
        5.3.3 電化學(xué)輔助下類石墨烯碳-碳納米管/陶瓷中空纖維膜的抗生物污染性能
        5.3.4 電化學(xué)輔助下類石墨烯碳-碳納米管/陶瓷中空纖維膜的抗有機污染性能
        5.3.5 電化學(xué)輔助下類石墨烯碳-碳納米管/陶瓷中空纖維膜的抗綜合污染性能
    5.4 本章小結(jié)
6 電化學(xué)輔助碳納米管-陶瓷管式分離膜處理地表水的中試研究
    6.1 引言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 實驗材料與試劑
        6.2.2 儀器與設(shè)備
        6.2.3 碳納米管-陶瓷管式分離膜的制備
        6.2.4 電化學(xué)輔助碳納米管-陶瓷管式分離膜中試設(shè)備
        6.2.5 中試設(shè)備的水處理性能評估方法
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 碳納米管-陶瓷管式分離膜的性能
        6.3.2 電化學(xué)輔助碳納米管-陶瓷管式分離膜的水處理性能
        6.3.3 電化學(xué)輔助膜分離水處理的運行能耗
    6.4 本章小結(jié)
7 自支撐碳納米管中空纖維膜的制備及其膜蒸餾性能研究
    7.1 引言
    7.2 實驗部分
        7.2.1 實驗材料與試劑
        7.2.2 設(shè)備與儀器
        7.2.3 自支撐碳納米管中空纖維膜的制備
        7.2.4 自支撐碳納米管中空纖維膜的性能表征
        7.2.5 膜蒸餾實驗裝置
        7.2.6 水質(zhì)檢測及分析方法
    7.3 結(jié)果與討論
        7.3.1 自支撐碳納米管中空纖維膜形貌及性能參數(shù)
        7.3.2 自支撐碳納米管中空纖維膜的膜蒸餾性能
    7.4 本章小結(jié)
8 結(jié)論與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 創(chuàng)新點
    8.3 展望
參考文獻
作者簡介
攻讀博士學(xué)位期間科研項目及科研成果
致謝



本文編號：4037743