硫酸促进型非化学计量掺杂y纳米zro,2聚砜复合膜的研究

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1、天津大学硕士学位论文硫酸促进型非化学计量掺杂Y纳米ZrO<,2>/聚砜复合膜的研究姓名：单力博申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：张裕卿20080601中文摘要石油开采过程中大量含油废水的产生既浪费了水资源，又严重污染环境。由于常规方法无法有效去除呈溶解和乳化状态的油分，因此研究能够去除上述油分的技术是石油工业面临的重要课题。膜分离技术作为一项新兴的高效分离技术，已被广泛应用到水处理过程中，但是膜污染严重制约了其在含油废水处理领域的大规模应用。因此，研制新型耐污染膜材料具有十分重要的理论和现实意义。本文采用有

2、机一无机共混改性的方法对高分子膜材料(聚砜)进行亲水化改性，首先通过溶胶一凝胶法制备高活性、强亲水性的硫酸促进型非化学计量掺杂稀土元素Y的纳米Zr02复合粒子(纳米S04}／Zr02．Y203粒子，SZY纳米粒子)，然后将其填充到聚砜膜中制备有机一无机复合膜。确定了纳米S042’／zr02一Y203／PSF复合膜(SzY／PSF复合膜)的适宜制备工艺条件：PSF的浓度为14叭．％，PEG400的添加量为PSF质量的lO％，SZY纳米粒子的添加量为PSF质量的15％，间歇超声，预蒸发时间为10s，凝固浴温度为20oC

3、。在复合膜的表征测试中，拉伸强度、接触角和抗压实性的测试表明复合膜的机械强度、亲水性和抗压实性均得到了提高；SEM图表明复合膜具有不对称结构，纳米粒子均匀分散在聚砜中。将复合膜用于处理浓度为80mg／L的含油废水，对比了不同组成的膜的分离效果和操作过程，结果表明按上述制膜工艺所制复合膜的抗压实性和耐污染性优于纯聚砜膜；渗透液中含油量为O．67mg／L，远低于国家水质排放标准10mg／L；复合膜的使用寿命得到较大提高，经洗涤可反复使用多次。另外，本文还对复合膜的亲水性形成机制进行了初步的探讨，试图从理论角度来解释复合

4、膜的耐污染性能得以提高的原因。关键词：硫酸促进非化学计量zr02钇聚砜含油废水亲水性ABSTRACTAgreatdealofwastewatercontainingo订isproducedf．romoilexploitationprocesses．Drainingofwastewatercontainingoilnotonlypollutestheenvironment，butalsoreducestheyieldofoil．ManyconVentionalmethodsincludinggraVi眵settIin

5、g，dewateringandincinerationpemmlcannotefEcientlytreatemuIsi6edandsolubleoil．Membranenltrationhaseme唱edasausefulprocessforconcentrationandclarincationofwastewatercontainingoil．Butla唱e—scale印plicationsofthemembraneseparationprocessforwastewatercontainingoilareli

6、mitedbecausepolymermembranesareeasyt0becontaminatedbyoil．Therefore，developmentofantifoulingmembranesisamostpressingtaskatpresent．Inthispaper，t0enhancehydrophilicpropertyofpolysulfone(PSF)membranes，noVelo唱anic-ino略aniccompositemembraneswerepreparedbyaprocessofa

7、ddingS042．／Zr02一Y203withhigheractiVityandhydrophilicpropenytotheporousmatrixofPSF．Sulf．atedY二dopednonstoichiometricnanosizedZr02(S04厶／二乙r02一Y203)wassynthesizedbydopingzr02withrareelementYttriumandmodi矽ingwithsulf．atesimultaneously．Theoptimalpreparationconditio

8、nsofcompositemembraneswere：PSFconcentration，14、n．％；massratioofPEG400toPSF，10％；massratioofS044／Zr02-Y203toPSF，15％；eVaporatingtime，l0s；coagulationbathtemperature，20oC；useofultrasound