本文關(guān)鍵詞：海藻酸鈣基水凝膠過(guò)濾膜的制備及其性能研究

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【摘要】：采用紫外輻照共價(jià)交聯(lián)和Ca2+交聯(lián)相結(jié)合的方式成功制備了海藻酸鈣／聚丙烯酰胺(CaAlg/PAM)水凝膠過(guò)濾膜,通過(guò)掃描電鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜(FTIR)和熱重分析(TG)等手段來(lái)對(duì)膜進(jìn)行表征。通過(guò)對(duì)牛血清蛋白(BSA)溶液以及酵母菌懸濁液的過(guò)濾實(shí)驗(yàn)探究了CaAlg/PAM凝膠過(guò)濾膜的抗污染性能�？捡R斯亮藍(lán)染料的截留實(shí)驗(yàn)表明CaAlg/PAM膜有作為納濾膜的潛質(zhì)。但是由于雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠的膜合成工藝較復(fù)雜,且鑄膜液粘度很大,不利于脫除氣泡,很容易造成膜的一些缺陷,因此在隨后的章節(jié)中重點(diǎn)討論海藻酸鈣基凝膠過(guò)濾膜。以PEG為致孔劑,采用離子交聯(lián)的方式成功制備了海藻酸鈣(CaAlg)水凝膠過(guò)濾膜。過(guò)濾膜的形貌和結(jié)構(gòu)通過(guò)SEM. FTIR. TG等手段進(jìn)行表征,同時(shí)采用拉伸實(shí)驗(yàn)測(cè)試了膜的機(jī)械強(qiáng)度。討論了NaAlg和PEG濃度對(duì)膜純水通量和溶菌酶通量的影響。結(jié)果表明,純水通量隨著過(guò)濾壓力的增加呈現(xiàn)先升高后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。NaAlg含量越低,PEG含量越高,CaAlg過(guò)濾膜的通量就越大。CaAlg過(guò)濾膜對(duì)BSA和乳化油表現(xiàn)出良好的抗污染性能。以PEG作為截留對(duì)象,當(dāng)過(guò)濾液中的PEG分子量高于所用的致孔劑PEG的分子量時(shí),膜對(duì)于PEG的截留率在90%以上。以PEG400為致孔劑制備的膜對(duì)于考馬斯亮藍(lán)的截留率接近100%,對(duì)于剛果紅的截留率也能到99.5%以上。采用尿素作為致孔劑制備的CaAlg過(guò)濾膜具有納濾性能。CaAlg納濾膜親水性好,接觸角在2s內(nèi)變?yōu)?。BSA溶液的穩(wěn)定通量為其純水通量的97.65%。在120 min內(nèi)CaAlg過(guò)濾膜對(duì)于20 mg/L的單一Pb2+、Cu2+和Cd2+去除率高于99%。然而,對(duì)于三種離子的混合溶液,去除率去除率Pb2+Cu2+Cd2+。這一順序與三種金屬離子和NaAlg的結(jié)合強(qiáng)度順序一致。用能譜(EDS)和X射線光電能譜(XPS)來(lái)檢測(cè)重金屬離子在海藻酸鈣膜截面上的分布。結(jié)果表明,膜對(duì)于重金屬離子的去除主要依賴于膜的吸附效應(yīng)和與Ca2+的離子交換。通過(guò)在CaAlg凝膠基體中添加高嶺土(Kaolin)粉末,合成了具有吸附能力的高嶺土／海藻酸鈣(K/CaAlg)復(fù)合過(guò)濾膜。通過(guò)FTIR和熱重分析(TGA)來(lái)表征Kaolin和凝膠基體的相互作用。K/CaAlg復(fù)合膜對(duì)于BSA溶液和油水乳液表現(xiàn)出良好的抗污染性能,對(duì)不同分子量的染料呈現(xiàn)不同的截留率。通過(guò)不同染料的吸附,討論了K/CaAlg復(fù)合膜的吸附動(dòng)力學(xué)和吸附熱力學(xué),并對(duì)其吸附動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)模型進(jìn)行分析。K/CaAlg膜在染料吸附后具有再生性能,可重復(fù)利用。
【關(guān)鍵詞】：海藻酸鈣水凝膠 過(guò)濾膜 抗污染 染料截留 重金屬去除 染料吸附
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ051.893
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 膜分離技術(shù)概述11-13
• 1.1.1 膜處理技術(shù)原理11-12
• 1.1.2 膜技術(shù)最新進(jìn)展12-13
• 1.2. 聚合物改性防止膜污染13-16
• 1.2.1 聚合物膜的共混改性13-14
• 1.2.2 聚合物膜的表面改性14-15
• 1.2.3 聚合物膜的界面潤(rùn)濕性15-16
• 1.3 膜污染16-19
• 1.3.1 膜過(guò)濾機(jī)理16
• 1.3.2 膜污染機(jī)理16-17
• 1.3.3 膜污染控制17-19
• 1.4 海藻酸的性能及其應(yīng)用19-21
• 1.4.1 海藻酸概述19-20
• 1.4.2 海藻酸鹽在生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用20-21
• 1.4.3 海藻酸鈣凝膠的吸附性能21
• 1.5 課題的提出21-23
• 第二章 高抗污染海藻酸鈣/聚丙烯酰胺凝膠過(guò)濾膜23-37
• 2.1 引言23-24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器24-25
• 2.3 CaAlg基水凝膠過(guò)濾膜的制備過(guò)程25-26
• 2.3.1 CaAlg/PAM水凝膠過(guò)濾膜的制備過(guò)程25
• 2.3.2 CaAlg水凝膠過(guò)濾膜的制備過(guò)程25-26
• 2.4 CaAlg/PAM水凝膠過(guò)濾膜的表征26-27
• 2.5 結(jié)果與討論27-35
• 2.5.1 CaAlg/PAM納濾膜的表面形貌27-28
• 2.5.2 FT-IR波譜分析28-29
• 2.5.3 熱重分析(TG)分析29-30
• 2.5.4 不同壓力下CaAlg/PAM過(guò)濾膜的純水通量30-31
• 2.5.5 BSA抗污染性能31-33
• 2.5.6 酵母菌抗污染性能33-34
• 2.5.7 CaAlg/PAM凝膠過(guò)濾膜的染料截留34-35
• 2.6 本章小結(jié)35-37
• 第三章 海藻酸鈣水凝膠過(guò)濾膜的制備表征以及過(guò)濾性能研究37-57
• 3.1 引言37-38
• 3.2 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器38
• 3.3 CaAlg水凝膠過(guò)濾膜的形成過(guò)程38-39
• 3.4 水凝膠過(guò)濾膜的性能表征39-43
• 3.4.1 水凝膠過(guò)濾膜的理化性能測(cè)試39-41
• 3.4.2 水凝膠過(guò)濾膜的過(guò)濾性能測(cè)試41-43
• 3.5 結(jié)果與討論43-55
• 3.5.1 UTDR檢測(cè)成膜過(guò)程43-44
• 3.5.2 過(guò)濾膜的表面形貌表征44-45
• 3.5.3 CaAlg過(guò)濾膜的紅外及熱重分析45-46
• 3.5.4 CaAlg過(guò)濾膜的力學(xué)性能46-48
• 3.5.5 NaAlg濃度對(duì)CaAlg過(guò)濾膜過(guò)濾性能的影響48-50
• 3.5.6 致孔劑濃度對(duì)CaAlg過(guò)濾膜過(guò)濾性能的影響50-52
• 3.5.7 CaAlg膜的通量恢復(fù)率以及BSA抗污染性能52
• 3.5.8 CaAlg膜的油水乳液過(guò)濾性能52-53
• 3.5.9 CaAlg膜的分子量截留率53-54
• 3.5.10 PEG400制備的CaAlg過(guò)濾膜的染料分離性能54-55
• 3.6 本章小結(jié)55-57
• 第四章 海藻酸鈣膜對(duì)重金屬離子的去除及富集57-69
• 4.1 引言57-58
• 4.2 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器58
• 4.3 CaAlg水凝膠納濾膜的制備過(guò)程58-59
• 4.4 水凝膠納濾膜的性能表征59-61
• 4.4.1 CaAlg水凝膠納濾膜的基本性能表征59-60
• 4.4.2 CaAlg水凝膠納濾膜的過(guò)濾性能測(cè)試60
• 4.4.3 CaAlg納濾膜對(duì)于重金屬Cd~(2+)的富集60-61
• 4.5 結(jié)果與討論61-67
• 4.5.1 CaAlg納濾膜的表面形貌61
• 4.5.2 CaAlg納濾膜的抗污染性能61-62
• 4.5.3 CaAlg納濾膜對(duì)重金屬離子的去除62-64
• 4.5.4 CaAlg納濾膜的表層化學(xué)構(gòu)成64
• 4.5.5 重金屬離子在CaAlg納濾膜基體中的分布情況64-67
• 4.5.6 CaAlg納濾膜對(duì)Cd~(2+)的濃縮過(guò)程及過(guò)濾膜的后處理67
• 4.6 本章小結(jié)67-69
• 第五章 高嶺土/海藻酸鈣復(fù)合膜的制備表征以及過(guò)濾性能研究69-79
• 5.1 引言69
• 5.2 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器69-70
• 5.3 高嶺土海藻酸鈣(K/CaAlg)復(fù)合凝膠膜的制備過(guò)程70
• 5.4 高嶺土及K/CaAlg水凝膠復(fù)合膜的表征70-71
• 5.4.1 基本性能表征70-71
• 5.4.2 過(guò)濾性能測(cè)試71
• 5.5 結(jié)果與討論71-76
• 5.5.1 高嶺土粒子粒徑分析71-72
• 5.5.2 K/CaAlg-150復(fù)合膜的表面形態(tài)72
• 5.5.3 FTIR波普分析72-73
• 5.5.4 K/CaAlg-150復(fù)合膜熱重分析73-74
• 5.5.6 K/CaAlg復(fù)合膜的力學(xué)性能74
• 5.5.7 不同條件下的K/CaAlg復(fù)合膜對(duì)甲基橙的截留性能74-75
• 5.5.8 K/CaAlg復(fù)合膜的抗污染性能75-76
• 5.5.9 K/CaAlg復(fù)合膜對(duì)于不同染料的過(guò)濾性能76
• 5.6 本章小結(jié)76-79
• 第六章 高嶺土/海藻酸鈣復(fù)合膜的吸附性能研究79-89
• 6.1 引言79-80
• 6.2 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器80
• 6.3 K/CaAlg水凝膠復(fù)合膜的吸附性表征80-81
• 6.4 結(jié)果與討論81-87
• 6.4.1 K/CaAlg復(fù)合膜對(duì)于不同染料的吸附動(dòng)力學(xué)81-83
• 6.4.2 K/CaAlg復(fù)合膜對(duì)于不同染料吸附熱力學(xué)83-85
• 6.4.3 K/CaAlg復(fù)合膜厚度對(duì)于染料吸附性能的影響85-87
• 6.4.4 復(fù)合膜厚度染料吸附再生性能87
• 6.5 本章小結(jié)87-89
• 第七章 全文總結(jié)89-91
• 參考文獻(xiàn)91-103
• 碩士期間發(fā)表論文、專利及參加科研情況103-105
• 致謝105

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本文編號(hào)：559735