【摘要】：環(huán)境污染和淡水資源的短缺已成為嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。開發(fā)耐用的污水處理新材料和先進(jìn)的水處理技術(shù),實(shí)現(xiàn)污水的循環(huán)利用,不僅能夠有效降低環(huán)境污染,還能減緩水資源匱乏地區(qū)的供水短缺問(wèn)題。因此,制備綠色、高效、環(huán)保的油水分離膜對(duì)水資源的循環(huán)利用和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有著重大意義。本文旨在利用有機(jī)高分子聚合物聚偏二氟乙烯(PVDF)制備具有高效分離性能和高抗污染性能的PVDF超濾膜,并應(yīng)用于油水分離工藝中。首先,采用浸沒沉淀法制備PVDF超濾膜,探討溶劑類型、致孔劑類型、致孔劑添加量、鑄膜液濃度、摻雜埃洛石納米管(HNTs)對(duì)膜結(jié)構(gòu)和分離性能的影響,確定適合的工藝參數(shù)。通過(guò)在鑄膜液中摻雜HNTs制備了共混PVDF膜,改善了PVDF超濾膜的親水性和純水通量。其次,采用“一步接枝法”將具有親水性能的咪唑型離子液體接枝在無(wú)機(jī)HNTs的表面,將改性后的HNTs作為添加劑與PVDF共混制膜。這種方法不僅提高了無(wú)機(jī)HNTs與有機(jī)PVDF膜基體的相容性,同時(shí)改善了膜表面的親水性,達(dá)到提高膜抗污染能力的目的,使其成為具有優(yōu)異的分離性能及抗污染性的超濾膜。本文還考察了新型PVDF超濾膜的機(jī)械性能,隨著ILHNTs的添加,膜的機(jī)械性能明顯改善,且隨著ILHNTs濃度的增大而變強(qiáng)。最后,本實(shí)驗(yàn)將改性的PVDF超濾膜應(yīng)用在油水分離的工藝中,評(píng)估了改性后的超濾膜對(duì)柴油、石油醚、大豆油、汽油、正己烷等不同種類的油水混合物的截留效率,并進(jìn)一步探究了柴油乳液的分離性能和抗污染性能,測(cè)試了超濾膜在油水分離工藝中的耐用性。油水截留實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示,新型PVDF膜具有較高的油水分離性能。柴油抗污染實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明摻有ILHNTs的PVDF膜具有良好的柴油抗污染性能。穩(wěn)定性試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明了新型的共混PVDF膜具有良好的耐柴油油水乳液穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ051.893
【圖文】：

第 1 章 文獻(xiàn)綜述1.1 超濾膜分離過(guò)程1.1.1 超濾膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介近年來(lái)，膜分離技術(shù)作為新型的分離技術(shù)，在兩組分或多組分的分離、提純或富集方面有著非常廣泛的應(yīng)用。膜以其特有的選擇透過(guò)方式抑制或促進(jìn)某種物質(zhì)在膜兩側(cè)的傳遞。膜主要分為多孔膜和無(wú)孔膜，其分離機(jī)理如圖 1-1 所示，多孔膜（圖 1-1a）依靠篩分效應(yīng)以膜孔尺寸為基準(zhǔn)分離混合物[1]，而無(wú)孔膜（圖 11b）則依靠溶解擴(kuò)散效應(yīng)分離混合物。兩種分離膜都具有選擇透過(guò)性。

沒在非溶劑中進(jìn)行相轉(zhuǎn)化，即發(fā)生固-液或液-液相分離，最終得到固化后的具有一定結(jié)構(gòu)的膜基體。非溶劑相轉(zhuǎn)化法制膜的基本原理可以引入如圖1-2所示的三角形相圖進(jìn)行分析。三角形相圖的三個(gè)頂點(diǎn)分別代表鑄膜液的三種材料，高分子聚合物材料（Polymer）、溶劑（Solvent）和非溶劑（Non-solvent）。各個(gè)頂點(diǎn)位置代表純物質(zhì)，各邊上的各點(diǎn)沿順時(shí)針?lè)较虼砣N組成的含量。相圖中，包含范圍較大的曲線是雙節(jié)線（Binodal），雙節(jié)線以外的區(qū)域是單向區(qū)，雙節(jié)線以內(nèi)的區(qū)域是液-液相

同一批次樣品，在不同的位置測(cè)量 8 次接觸角，測(cè)試結(jié)果取其平均值。2.2.7 紫外可見光光譜UV-4802 型紫外可見光分光光度計(jì)用于定量分析蛋白質(zhì)溶液中的蛋白質(zhì)含和柴油乳液中的柴油含量。其測(cè)試原理是利用物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光的選擇吸收象來(lái)進(jìn)行物質(zhì)的定性和定量分析的。紫外可見光分光光度計(jì)定量測(cè)量溶液濃度原理如下：先選定去離子水為參比溶液，并認(rèn)為它的透過(guò)率為 100%，被測(cè)試的透過(guò)率是相對(duì)于該參比溶液得到的數(shù)值。樣品的透過(guò)率與樣品的濃度符合函關(guān)系，且在一定范圍內(nèi)符合朗伯-比爾定律。測(cè)試有效波長(zhǎng)范圍 200-1000 nm。紫外可見光光度計(jì)的定量分析方法有很多，本研究采用較為常用的標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線表達(dá)的是溶液濃度與吸光度的關(guān)系，因此可以根據(jù)測(cè)試的吸光度定計(jì)算出溶液濃度。如圖 2-1 至圖 2-5 依次是牛血清蛋白、卵清蛋白、胃蛋白酶、蛋白酶和柴油的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

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本文編號(hào)：2797151