本文關鍵詞： PTFE 導電膜 MWCNTs 石墨烯 EVMD 電催化　出處：《天津工業(yè)大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：電化學膜分離耦合技術在水處理領域扮演著日益重要的角色,但傳統(tǒng)導電膜柔性不足的缺點,使其發(fā)展受到制約。碳納米管與石墨烯作為先進導電材料被廣泛研究。本文以聚四氟乙烯(PTFE)雙向拉伸膜為導電膜基膜,以多壁碳納米管(MWCNTs)與石墨烯混合物為導電基質(zhì),抽濾使導電基質(zhì)負載于PTFE膜表面并制得PTFE導電微孔膜。將其應用于電場輔助減壓膜蒸餾(EVMD)實驗以及電催化降解染料廢水中。首先,以MWCNTs為導電基質(zhì),制備PTFE/MWCNTs導電微孔膜,研究導電基質(zhì)單位面積負載量(PUALM)對膜性能的影響。結果表明,隨著PUALM增加,膜導電性逐漸增加、N2通量逐漸下降。當PUALM為10g/m2時,其導電性為0.12±0.01(Ω/sq)-1、N2通量為59.24±5.0m3/m2h,兼具良好的導電性能與分離性能。將石墨烯摻雜入導電基質(zhì)時,導電膜疏水性得到明顯改善,當石墨烯與MWCNTs比例為2:1時,其水接觸角可達134.3±0.76°。其次,將導電膜應用于EVMD過程以緩解膜污染,以腐植酸(HA)為有機污染物,并以導電膜為陰極、不銹鋼網(wǎng)為陽極。結果表明,由于電場排斥力及電化學作用,EVMD能對膜污染進行有效抑制。當電場強度為1.0v/cm時能取得較好的抗污染效果,MD通量從4.97L/m2h提升為8.89L/m2h。當用電化學方法對膜進行清洗時,其MD通量能得到有效恢復,且通量恢復效果會隨著電場強度、清洗時間的增加而增加,當電場強度為1.Ov/cm、清洗時間為8h時,其初始通量可由8.5L/m2h 恢復至 11.75 L/m2h。最后,當將導電膜用于電催化降解染料時,導電膜作陽極、不銹鋼網(wǎng)作陰極。結果表明,染料降解效率會隨著PUALM的增加、催化時間增加、電場強度增加以及電催化劑的添加而增加,而隨染料濃度的增加而下降。當PUALM為20g/m2時,染料脫色率接近100%。此外,導電膜展現(xiàn)了良好的催化穩(wěn)定性,循環(huán)使用6次后,染料脫色率仍達90.05%。
[Abstract]:Electrochemical membrane separation coupling technology plays an increasingly important role in the field of water treatment, but the traditional conductive membrane is not flexible enough. Carbon nanotubes (CNTs) and graphene are widely studied as advanced conductive materials. In this paper, the composite of MWCNTsand graphene is used as the conductive matrix, and the biaxial stretching film of PTFEs is used as the conductive film base film, and the composite of MWCNTsand graphene is used as the conductive matrix. The conductive PTFE microporous membrane was prepared by filtering the conductive matrix onto the surface of the PTFE membrane. It was applied to the electric field assisted vacuum distillation membrane (EVMD) experiment and electrocatalytic degradation of dye wastewater. Firstly, the PTFE/MWCNTs conductive microporous membrane was prepared by using MWCNTs as the conductive substrate. The effect of conductive substrate loading per unit area on membrane properties was studied. The results showed that with the increase of PUALM, the conductivity of the membrane gradually increased and the N _ 2 flux decreased. When PUALM was 10 g / m ~ 2, the flux of N _ 2 decreased gradually. The conductivity of the film is 0.12 鹵0.01 (惟 / sq-1N _ 2 flux 59.24 鹵5.0 m ~ 3 / m ~ 2 h). When graphene is doped into the conductive matrix, the hydrophobicity of the conductive membrane is obviously improved. When the ratio of graphene to MWCNTs is 2: 1, the water contact angle is 134.3 鹵0.76 擄. The conductive film was applied to the EVMD process to mitigate the membrane fouling, with humic acid (HA) as the organic pollutant, the conductive film as the cathode, and the stainless steel mesh as the anode. The results showed that, Due to the repulsive force of electric field and electrochemical action, EVMD can effectively inhibit the membrane fouling. A better antifouling effect can be obtained when the electric field intensity is 1.0 v / cm. The MD flux is increased from 4.97 L / m ~ 2 h to 8.89 L / m ~ 2 h. When the membrane is cleaned by electrochemical method, The MD flux can be recovered effectively, and the flux recovery effect will increase with the increase of electric field intensity and cleaning time. When the electric field intensity is 1.Ov / cm and the cleaning time is 8h, the initial flux can be recovered from 8.5 L / m ~ 2 h to 11.75 L / m ~ 2 h. When the conductive film was used for electrocatalytic degradation of dyes, the conductive film was used as anode and stainless steel mesh as cathode. The results showed that the degradation efficiency of dyes increased with the increase of PUALM, catalytic time, electric field intensity and the addition of electrocatalyst. When PUALM is 20 g / m ~ 2, the decolorization rate of the dye is close to 100. In addition, the conductive film exhibits good catalytic stability. After six cycles, the decolorization rate of the dye is still 90.05%.
【學位授予單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ051.893

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本文編號：1544053