【摘要】：隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展,大量工業(yè)含油廢水的產(chǎn)生和頻繁發(fā)生的溢油事故,給海洋、土壤及人類生活環(huán)境等帶來極大的威脅,油水分離面臨著巨大的挑戰(zhàn)。目前油水分離的方法有很多,如離心分離、化學(xué)氧化、混凝-絮凝、氣浮等,但這些方法普遍存在著高耗能、分離過程復(fù)雜、產(chǎn)生二次污染、效率低的缺點。所以,探索一種簡單高效的含油廢水分離方法十分重要。膜分離法因其環(huán)境友好、經(jīng)濟高效、占地小、容易擴大規(guī)模等優(yōu)點被認為是一種先進的油水分離方法。殼聚糖作為一種無毒且可生物降解的高分子聚合物,其分子結(jié)構(gòu)含有大量的具有親水性質(zhì)的羥基和氨基官能團。而且,殼聚糖中的胺類在酸性溶液中易質(zhì)子化,使得殼聚糖帶有正電荷并具備杰出的成膜性。二氧化鈦納米顆粒具有超親水的表面、較高的穩(wěn)定性和安全性、低成本、能自我清潔的優(yōu)點,被認為是理想的油水分離材料。本實驗將殼聚糖-二氧化鈦復(fù)合物負載到純醋酸纖維膜表面用于乳化油的分離,通過改變殼聚糖和二氧化鈦的質(zhì)量配比,制備了超親水水下超疏油的改性膜。應(yīng)用多種表征手段,包括利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀測油水分離前后膜表面形貌變化、利用原子力顯微鏡(AFM)檢測膜表面粗糙度、利用衰減全反射傅里葉變換紅外光譜(ATR-FTIR)和X射線光電子能譜(XPS)分析膜表面化學(xué)結(jié)構(gòu)組成等,綜合分析油水分離的機理。所得結(jié)論如下:(1)通過SEM圖片可以清晰看到負載在膜表面的二氧化鈦納米顆粒,同時ATR-FTIR和XPS結(jié)果表明,殼聚糖以及二氧化鈦成功負載在純醋酸纖維膜表面。(2)當(dāng)殼聚糖與二氧化鈦質(zhì)量比為3:4時,膜的油水分離效果最佳,此時膜具有超親水水下超疏油的特征,分離十六烷乳液的通量高達6002.5 Lm-2h-1,并且油去除效率高達99.77%。(3)應(yīng)用制備的CST(3:7)改性膜進行循環(huán)實驗,在每次油水分離之后用少量清水沖洗,再進行下一次油水分離實驗,循環(huán)次數(shù)可以達到10次。油粘附性實驗表明,改性后的膜表面具有較強的抗污染特性。(4)隨著二氧化鈦納米顆粒在膜表面負載量的增加,膜表面粗糙度值逐漸降低,但是膜潤濕性逐漸增強,可以得出結(jié)論,本實驗中超親水的二氧化鈦納米顆粒對膜表面的潤濕性起到主要作用。(5)將改性膜浸泡到腐蝕性溶液中,觀測發(fā)現(xiàn)處理后的膜仍保持超親水水下超疏油的特性,且處理前后掃描電鏡圖變化不明顯,說明CST(3:4)改性膜具有高穩(wěn)定性,也證明了 CST(3:4)改性膜有在工業(yè)上應(yīng)用的優(yōu)勢。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X703
【圖文】：

所有的乳液均可以在室溫下穩(wěn)定數(shù)小時。逡逑２．２．４水包油乳液的分離逡逑乳液分離實驗通過真空過濾裝置完成，如圖２－１所示，將實驗用的膜夾仵兩逡逑個玻璃容器中央。膜在用于油水分離操作前先被去離子水潤濕，以保證達到水Ｆ逡逑１５逡逑

逡逑手段可以得到不同膜表面的化學(xué)成分信息。如圖３－３所示，純醋酸纖維膜在？逡逑３４７０邋ｃｍ—１和？２９１７邋ｃｍ—１處的吸收峰分別是由于羥基的伸縮振動和Ｃ－Ｈ的振動逡逑引起的［８５１。１７４５邋ｃｍ—１處的特征峰是由羰基振動引起的，１２３０邋ｃｍ—１處的吸收峰是逡逑由羧基中的Ｃ－０振動引起的［８６１。純醋酸纖維膜在１０４８邋ｃｒｒＴ１處的特征峰為Ｃ－Ｏ－Ｃ逡逑的振動峰［８７１。當(dāng)殼聚糖負載到醋酸纖維膜表面時，可以觀測到膜表面特征峰出逡逑現(xiàn)明顯的變化，說明了殼聚糖改變了膜表面的化學(xué)組成。在ＣＳ改性膜的紅外逡逑圖譜中存在１６４８0１＾處的特征峰，是由Ｃ＝Ｎ的振動引起的，證明ＣＳ中的氨基逡逑與戊二醛的醛基發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)［５°］。同時，１２８０邋ｃｍ＿１處的吸收峰是由殼聚糖分逡逑子中Ｎ－Ｈ振動引起的［７（）１。觀察不同二氧化鈦負載量的改性膜ＡＴＲ－ＦＴＩＲ分析曲逡逑線，可以發(fā)現(xiàn)所有的殼聚糖－二氧化鈦改性膜在６００？９００邋ｃｎＴ１處都存在一個明逡逑顯的寬峰，這是由二氧化鈦納米顆粒附著于殼聚糖基質(zhì)形成Ｔｉ－０振動引起的［７ｔ逡逑８８］逡逑Ｅ逡逑＾＾邐￣邋￣ｗ逡逑＾ｘ邋Ｊ逡逑＾邋邐’——一…＇—一

Ｆｉｇ．邋３－４邋（ａ）邋ＸＰＳ邋ｓｕｒｖｅｙ邋ｓｐｅｃｔｒａ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｒｉｓｔｉｎｅ邋ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ邋ａｃｅｔａｔｅ邋ｍｅｍｂｒａｎｅ邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｍｏｄｉｆｉｅｄ逡逑ｍｅｍｂｒａｎｅｓ，邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ邋ｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ邋ｓｐｅｃｔｒａ邋ｏｆ邋（ｂ）邋Ｃ邋Ｉｓ，邋（ｃ）邋Ｎ邋Ｉｓ邋ａｎｄ邋（ｄ）邋Ｔｉ邋２ｐ．逡逑如圖３－４邋（ａ）所示，在純醋酸纖維膜和所有改性膜表而都可以檢測到Ｃ兀桌逡逑（２８５．６邋ｅＶ）和０元素（５３２．６ｅＶ），而Ｎ元素（３９９．９邋ｅＶ）只在殼聚糖和殼聚糖－逡逑二氧化鈦改性膜中被檢測到，Ｎ元素來源于殼聚糖。一個比較強的Ｔｉ邋２ｐ峰則；丨！觀逡逑在所Q嚨目薔厶牽躉迅男閱ぶ�，钡a鞫躉殉曬Ω涸氐攪四け磯�。染^簀義希常村澹ǎ猓舅

本文編號：2793201