天然矿物陶瓷微滤膜的制备及其对无机离子的去除机理研究

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：赵蹩幽日期：丝J[绝。!：勉关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公

2、布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。口论文暂不公开(或保密)注释：本学位论文属于暂不公开(或保密)范围，在』L年解密后适用本授权书。[：]-tb-暂不公开(或保密)论文注释：本学位论文不属于暂不公开(或保密)范围，适用本授权书。作者签名：赵燃鸯日期：2lz缝．至：冱导师签名：日期：业旦窆学位论文数据集中图分类号TQl74．7学科分类号q3t7I't-5论文编号I幻胗f々oCl3密级不保密学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名赵紫娟学号20ll200613获学位专业名称枞料科学乳程获学位专业代码080500课

3、题来源国家“863”计划研究方向基础研究论文题目天然矿物陶瓷微滤膜的制备及其对无机离子的去除机理研究天然矿物陶瓷膜，固态粒子烧结法，离子去除率，道南效应，介电排斥作用，吸关键词B*胙目论文答辩日期2014．05．25·论文类型基础研究、学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师魏刚教授北京化工大学水处理，材料学评阅人1熊蓉春教授北京化工大学材料学评阕人2徐斌教授北京化工大学评阕人3评阗入4评阅人5答辩委员会主席吕战鹏研究员上海大学答辩委员l杨儒教授北京化工大学无机材料答辩委员2赵景茂教授北京化工大学水处理剂答辩委员3吉静斟教授北京化工大学涂料答辩委员4熊金平副

4、教授北京化工大学腐蚀答辩委员5天然矿物陶瓷微滤膜的制备及其对无机离子的去除机理研究摘要多孔陶瓷膜作为一种优异的分离材料，因其化学稳定性高、耐高温、耐酸碱、机械强度高等特点而得到广泛关注。然而，目前国内工业化的微滤、超滤陶瓷膜均需采用n．A1203(纯度≥99％)作为基体原料，纯净的A1203、Ti02、Zr02及其复配物作为膜原料。纯氧化物原料的价格很高，昂贵的造价限制了陶瓷膜材料的推广应用。针对这一问题，本文从廉价的凹凸棒土、高岭土等天然矿物原料出发，研究了低成本的天然矿物陶瓷膜的制备方法，分析表征了天然矿物陶瓷膜的结构和形貌，并考察了天然矿物陶瓷膜膜对无机离子的分离效果。采

5、用固态粒子烧结法分别在片状陶土．酸改性粉煤灰基体和管状A1203基体上成功制备了凹凸棒土陶瓷膜，通过材料表面处理和改性，以及烧结温度控制，解决了粉末状凹凸棒土不易成型、烧结易失活等问题，建立了关键工艺参数的控制方法，获得了优化制备工艺。通过对片状和管状凹凸棒土膜的表面形貌、孔径分布和对Fe2+和P043‘无机离子的去除效果的对比，发现制得的管状膜在各个方面均能达到片状膜性能参数：凹凸棒土膜的孔径分布区间为5—1000rim，主要集中在7-70nm，厚度约为309m，对说明由片膜到管膜的放大过程是成功的。研究凹凸棒土膜对含无机离子模拟废水处理之后，探索了膜对无机离子的去除机理。发

6、现凹凸棒土膜对含Ca2+、P043‘、C1。离子模拟废水均在特定pH值时出现最低去除率；膜对特定浓度的模拟废水有最高的去除率，这些证明了凹凸棒土膜的去除机理主要为吸附效应、介电排斥作用和道南效应。成功在纯水通量较大的Si02基体上制各了高岭土膜，对高岭土膜进行了形貌、结构和孔径分布表征，高岭土膜大约301xrn厚，孔径在10am附近。高岭土膜对Fe2+和P043-的去除率非常高，去除率下降幅度随时间延长变化不大。膜对28mg／LFe2+去除率在前350分钟一直维持在99％左右，膜对54mg／LP043。去除率在前150分钟都在90％以上。Si02基体因为吸附作用对无机离子有一定

7、的去除效果，表面和内部大量的羟基基团的存在能够增加纯水通量且降低无机离子的去除率。涂膜之后，膜通过介电排斥作用和吸附作用强化了对粒径比孔径小的Fe2+和P0。3。无机离子去除效果。关键词：天然矿物陶瓷膜，固态粒子烧结法，离子去除率，道南效应，介电排斥作用，吸附作用IITHEPREPARATIoNOFNATURAI。MINERALCERAMICMICROFⅡJRATIoNMEM[BRANEANDSTUDYoFREMOⅧGIoNSMECIlANISMABSTRACTPorousceramicme