层层自组装法纳米碳材料复合纳滤膜的制备和海水软化性能研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文层层自组装法纳米碳材料复合纳滤膜的制备和海水软化性能研究论文作者：赵胜君学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士学科专业：化学工程（专业学位）指导教师：邓会宁职称：副教授邱亚娟高级工程师DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemicalEngineeringPREPARATIONOFNANOCARBONCOMPOSITENANOFILTRATIONMEMBRANESBYLAYER-

2、BY-LAYERANDTHEIRSEAWATERSOFETENINGPROPERTIESbyZhaoShengjunSupervisor:Assoc.Prof.DengHuiningMay2016摘要近几年，纳米碳材料因其独特的结构和优异的力学、电学性能而得到广泛关注，氧化石墨烯和碳纳米管做为新型碳纳米材料在膜分离领域具有非常广阔的应用前景。因此，本研究制备了氧化石墨烯和碳纳米管复合纳滤膜，并对其单多价离子分离特性、亲水性和抗污染性能进行了系统研究。首先，以天然石墨为原料通过改进Hummers法制备了氧化石墨，通过超声波分散技术将氧化

3、石墨剥离成氧化石墨烯。并通过X-射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外可见分光光度分析法（UV-vis）、元素分析等进行了表征。其次，采用聚乙烯亚胺（PEI）和聚丙烯酸（PAA）两种聚电解质，以水解改性的聚丙烯腈（PAN）为基膜，通过层层自组装法制备了氧化石墨烯/聚电解质复合膜。探索了将氧化石墨烯（GO）分别加入到聚电解质PEI和PAA中制备复合膜及对膜分离性能影响。结果表明，在聚电解质PAA中加入GO后复合膜的选择性较不加GO的膜提高了1.6倍，而将GO加入到聚电解质PEI后复合膜选择性最高可以提高2.93倍。通

4、过扫描电镜（SEM）、接触角、紫外可见分光光度分析法（UV-vis）等方式对多层膜的表面形貌以及化学结构进行了表征，考察了氧化石墨烯浓度、组装层数等制膜条件和操作条件对复合膜分离性能影响。另外，本文还利用层层自组装技术制备了碳纳米管/聚电解质复合膜；对比了不同碳纳米管加入方式制备的复合膜的氯化镁截留性能和水通量，并对压力沉积和吸附沉积两种自组装方式制得的碳纳米管复合膜分离性能进行了比较。结果表明，压力沉积的膜具有更高的选择性，而压力水洗过程可以明显提高复合膜的通量。关键词：层层自组装氧化石墨烯纳滤碳纳米管聚丙烯腈聚电解质IABSTRA

5、CTNanofiltration(NF)membraneseparationtechnologyisasimpleandeffectivemethodforseawatersoftening.Inrecentyears,carbonmaterialshavereceivedextensiveattentionduetoitsuniquestructure,excellentmechanicalandelectricalproperties.Grapheneoxideandcarbonnanotubeshaveabroadapplica

6、tioninthefieldofmembraneseparation.Inthispaper,grapheneoxideandcarbonnanotubecompositenanofiltrationmembraneswereprepared,andtheirpropertiesofmonovalentselectivity,hydrophilicandantifoulingweretested.Firstly,graphiteoxidewaspreparedbymodifiedHummersmethodwithnaturalgrap

7、hiteasrawmaterial,andthengrapheneoxidewasobtainedbyultrasonicdispersiontreatment.ThepreparedgrapheneoxidewascharacterizedbymeansofX-raydiffraetion(XRD),FourierIRspectra(FTIR),UV-Visandsoon.PEIandPAAwereselectedtopreparethemultilayergrapheneoxideandpolyelectrolytecomposi

8、tenanofiltrationmembraneswithahydrolyzedpolyacrylonitrile(PAN)ultrafiltrationmembraneassupport.Themonovalentse