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氧化石墨烯对聚合物分离膜的亲水改性研究

氧化石墨烯对聚合物分离膜的亲水改性研究

作者：李瑞云大连理工大学

学位级别：硕士

膜生物反应器(Membrane Bioreactor, MBR)技术以其突出的优点在城市生活污水和工业废水的处理与回用领域得到广泛的应用,但是,在其进一步推广的过程中,膜污染问题成为瓶颈,膜污染会导致膜阻力增大及膜通量下降,因而需要加大曝气量、频... 详细信息

膜生物反应器(Membrane Bioreactor, MBR)技术以其突出的优点在城市生活污水和工业废水的处理与回用领域得到广泛的应用,但是,在其进一步推广的过程中,膜污染问题成为瓶颈,膜污染会导致膜阻力增大及膜通量下降,因而需要加大曝气量、频繁清洗,提高了能耗、降低了膜寿命,加大了污水处理成本。因此,开发抗污染、高通量的分离膜具有重要意义。本研究用新型材料氧化石墨烯(Graphene Oxide, GO)作为改性剂,对PVDF膜和聚丙烯无纺布两种重要的分离膜进行表面改性,使其具有良好的亲水性和通透性。用改进的Hummers法制备出氧化石墨,超声剥离得到GO,将制得的GO分别分散于去离子水和乙醇中,配置成不同浓度的分散液,通过压电式喷墨打印法和直接浸没涂覆法将GO分布在膜表面。 (1)用l mg／mL的GO水相分散液对PVDF膜进行直接浸没涂覆,分散液无法有效润湿膜表面,改性剂也无法在膜表面均匀分布。相比之下,喷墨打印法无论改性剂的分散液和膜表面极性如何,都可以完成改性,应用范围广,且对膜表面改性十分均匀,另外还有极其节省改性剂、改性范围和形状可以任意设置等优点。GO能够大大改善PVDF膜表面的亲水性,使其表面的静态接触角从76.0。降低至21.90,降低幅度达到71.2%,打印次数越多,分布在膜表面的GO越多,亲水性越好,打印遍数大于9遍,膜亲水性不再继续增加。但改性膜的纯水通量并没有增加,反而迅速下降,打印遍数大于3遍合浸没涂覆的膜纯水通量都降为0,而且GO片层在PVDF膜表面的存在并不稳固,超声5min可以使膜表面的GO部分剥落,其中打印1-3遍的膜GO剥落不明显,打印遍数更多的膜则剥落明显。另外,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)可以进一步增强膜的亲水性,其浓度大于5g／L后亲水效果不再继续增加,DMAc不能增强GO在PVDF膜表面的稳固程度。 (2)通过喷墨打印法和直接浸没涂覆法都可以将GO分布在聚丙烯无纺布分离膜表面,且分布效果都很均匀,其中喷墨打印法只能将GO片层分布于无纺布的表面纤维间隙,浸没涂覆法可以将GO片层紧致地镶嵌在无纺布深处的纤维间隙,因此用浸没涂覆法改性更有效率,也可以使GO片层更稳固地存在于膜表面。GO不能明显提高无纺布表面的静态接触角,但可以使无纺布的纯水通量得到十分显著的提高,其中打印20遍可以使纯水通量提高55.9%,而用1mg／mL的GO溶液涂覆后膜的纯水通量提高了177.5%,浸没涂覆法可以使无纺布对纯水的渗透性能提高更多,且操作更为方便。

关键词： PVDF膜聚丙烯无纺布分离膜膜改性亲水性

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纳滤膜在盐湖提锂领域的研究进展

精细化工 2024年第7期41卷 1404-1413页

作者：李海柯张环王晓磊王会才天津工业大学材料科学与工程学院天津300387 天津工业大学环境科学与工程学院天津300387 天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室天津300387 天津工业大学沧州研究院河北沧州061000

中国锂(Li)资源消耗量占全球消耗量的40%,然而其产能仅满足工业需求的20%,80%的Li需要进口,研究新一代提Li技术迫在眉睫。纳滤(NF)膜具有选择性离子分离能力,在Mg^(2+)、Li^(+)的选择性分离中表现出突出的潜力。商用NF膜多荷负电,受Don... 详细信息

中国锂(Li)资源消耗量占全球消耗量的40%,然而其产能仅满足工业需求的20%,80%的Li需要进口,研究新一代提Li技术迫在眉睫。纳滤(NF)膜具有选择性离子分离能力,在Mg^(2+)、Li^(+)的选择性分离中表现出突出的潜力。商用NF膜多荷负电,受Donnan效应和静电引力影响,其对正离子的分离能力有限。近年来的研究发现,荷正电NF膜可以有效分离具有相似水合物离子半径的Mg^(2+)和Li^(+)。该文介绍了NF膜中离子传输理论和选择性筛分机理,综述了商用NF膜在盐湖提Li领域的研究现状及不足,分析了荷正电NF膜的制备方式(包括胺单体的选取、纳米材料掺杂、引入中间层及表面接枝等)对提升Mg^(2+)、Li^(+)的选择性分离性能的影响规律。最后,总结了荷正电NF膜在实际工程应用中的挑战和前景。

关键词：盐湖提锂筛分机理商用纳滤膜膜改性荷正电纳滤膜

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Fenton试剂对聚偏氟乙烯膜的改性研究

郑州轻工业学院学报（自然科学版） 2007年第5期22卷 8-10,71页

作者：杨艳琴周军张宏忠方少明王明花陈绍伟郑州轻工业学院材料与化学工程学院河南郑州450002 同济大学环境科学与工程学院上海200092

采用n(H2O2)∶n(Fe2+)=12的Fenton试剂对聚偏氟乙烯膜进行改性,结果表明,改性后的聚偏氟乙烯膜的渗透通量由26.7 L/(m2.h)提高到103.2 L/(m2.h),膜表面水接触角由75°降为58.5°,黏附功由91.64 mN/m提高到110.84 mN/m,Ji/J0由48.8%提高... 详细信息

关键词：聚偏氟乙烯膜 Fenton试剂膜改性

聚四氟乙烯膜亲水改性及在工业污水处理中的应用进展

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化工科技 2020年第2期28卷 72-76页

作者：李浩刘国昌郭春刚陈江荣车振宁自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所天津300192

聚四氟乙烯(PTFE)膜因化学性能稳定、耐高温、耐酸碱等特点被广泛应用在化工、纺织、环境、食品等领域。然而,由于PTFE材料的强疏水性和极低表面能,使得PTFE膜润湿性差,难以处理水性溶液,限制了其应用。对近年来常用的钠-萘溶液处理、... 详细信息

聚四氟乙烯(PTFE)膜因化学性能稳定、耐高温、耐酸碱等特点被广泛应用在化工、纺织、环境、食品等领域。然而,由于PTFE材料的强疏水性和极低表面能,使得PTFE膜润湿性差,难以处理水性溶液,限制了其应用。对近年来常用的钠-萘溶液处理、等离子体接枝、多巴胺改性、表面活性剂改性等PTFE膜亲水改性方法进行了综述。相关研究表明,亲水改性后的PTFE膜可以用于污水处理、膜蒸馏、膜生物反应器等领域。最后对PTFE膜亲水改性的发展趋势进行了展望。

关键词：聚四氟乙烯膜亲水膜改性膜应用工业污水

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聚偏氟乙烯多孔膜的改性研究进展

天津工业大学学报 2001年第5期20卷 74-78页

作者：黎雁吕晓龙天津工业大学膜天膜工程与技术公司天津300160

为了提高聚偏氟乙烯 ( PVDF)多孔膜的抗污染性 ,必须设法改善其表面亲水性 .本文从物理改性、化学改性、低温等离子、辐照改性和光化学改性 5个方面详细介绍了各种方法。

关键词：聚偏氟乙烯多孔膜膜污染膜改性膜分离

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聚酰胺复合膜的改性及其选择渗透性

聚酰胺复合膜的改性及其选择渗透性

作者：蔡邦肖国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心

非对称性的反渗透(RO)聚酰胺(PA)复合膜可以通过溶剂处理方法改性成为渗透汽化(PV)分离有机物水溶液的均相膜.实验选用了PA良溶剂(甲酸、乙酸、磷酸、盐酸、苯酚)作为PA膜的改性剂.溶剂改性条件(改性剂类型、浓度和处理时间)对改性膜的... 详细信息

非对称性的反渗透(RO)聚酰胺(PA)复合膜可以通过溶剂处理方法改性成为渗透汽化(PV)分离有机物水溶液的均相膜.实验选用了PA良溶剂(甲酸、乙酸、磷酸、盐酸、苯酚)作为PA膜的改性剂.溶剂改性条件(改性剂类型、浓度和处理时间)对改性膜的吸着性有明显影响.用质量分数8%的乙酸处理1 h的PA膜,较之未改性膜,优先吸水性增强,对水的溶胀率S增大,对异丙醇的溶胀率S减小.乙酸处理的PA膜的S与S差值在所有溶剂处理的膜中最大,相应地PV分离IPA水溶液时,膜的分离因子和渗透通量也最大,处理过程溶剂分子与PA高分子链的接触和PA膜中微囊内高分子链段向外运行,是PA膜结构改变的主要因素.溶剂处理改变了膜的结构的机理能很好地解释非对称性RO膜的改性.

关键词：聚酰胺复合膜反渗透渗透汽化溶剂处理膜改性异丙醇水溶液

来源： cnki会议评论

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氧化石墨烯在净水分离膜改性中的研究进展

化工管理 2017年第13期 74-74页

作者：袁方竹赵文同济大学环境科学与工程学院上海200092

氧化石墨烯(GO)以其特殊的二维结构和优异的性能成为了近年来复合材料领域研究的热点之一。本文综述了GO在净水分离膜改性中的研究进展,详细介绍了GO改性膜和GO自支撑膜较传统净水分离膜的优势,并指出了GO复合材料在分离膜领域的应用前... 详细信息

氧化石墨烯(GO)以其特殊的二维结构和优异的性能成为了近年来复合材料领域研究的热点之一。本文综述了GO在净水分离膜改性中的研究进展,详细介绍了GO改性膜和GO自支撑膜较传统净水分离膜的优势,并指出了GO复合材料在分离膜领域的应用前景和发展趋势。

关键词：氧化石墨烯膜改性分离膜净水

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膜的改性及其在环境领域应用研究进展

四川环境 2009年第4期28卷 108-112,127页

作者：许云杰吴俊杰同济大学环境科学与工程学院上海200092

膜改性由于具有清洁、廉价、节能等特点,近年来得到快速发展,是解决膜污染的有效方法之一。本文综合介绍了膜的基体改性、表面改性这两种改性类型和目前常用的改性方法包括表面涂覆、表面活性剂改性、化学修饰改性、仿生改性等等,并简... 详细信息

膜改性由于具有清洁、廉价、节能等特点,近年来得到快速发展,是解决膜污染的有效方法之一。本文综合介绍了膜的基体改性、表面改性这两种改性类型和目前常用的改性方法包括表面涂覆、表面活性剂改性、化学修饰改性、仿生改性等等,并简单介绍了膜改性在环境领域的应用,探讨了膜改性今后的发展。

关键词：膜过滤膜改性聚合发展

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疏水微孔膜蒸馏膜的应用进展

膜科学与技术 2024年第1期44卷 137-146页

作者：徐浩然张娜张娇娇陈越王志宁山东大学环境科学与工程学院青岛266237 山东东岳高分子材料有限公司含氟功能膜材料国家重点实验室淄博256401

膜蒸馏作为一种热法与膜法耦合的高效分离技术,在海水淡化、工业废水处理等多个领域都具有广阔的应用前景.然而膜蒸馏在实际应用中存在疏水膜的润湿、污染、结垢等瓶颈,以及能量利用效率低、实际通量低等问题,尚未得到大规模的应用推广... 详细信息

膜蒸馏作为一种热法与膜法耦合的高效分离技术,在海水淡化、工业废水处理等多个领域都具有广阔的应用前景.然而膜蒸馏在实际应用中存在疏水膜的润湿、污染、结垢等瓶颈,以及能量利用效率低、实际通量低等问题,尚未得到大规模的应用推广.本文从膜蒸馏技术的简要介绍出发,总结了膜蒸馏技术的发展历程.之后综述了膜蒸馏技术在国内外企业的商业应用情况,分析了疏水微孔膜蒸馏膜在多个水处理领域的应用潜力.最后总结了制约膜蒸馏应用的主要问题,并探讨了膜蒸馏的未来发展方向.

关键词：膜蒸馏疏水膜膜改性脱盐废水处理

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