ZnS_GO改性PVDF膜的制备及其对水中腐殖酸处理性能研究.pdf

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1、硕士学位论文（工程硕士）ZnS/GO改性PVDF膜的制备及其对水中腐殖酸处理性能研究RESEARCHONTHETREAMENTPERFORMANCEOFHUMICACIDINWATERBYTHEPREPEREDZnS/GOMODIFIEDPVDFMEMBRANE杜锦滢哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TU991.2学校代码：10213国际图书分类号：614.777密级：公开工程硕士学位论文ZnS/GO改性PVDF膜的制备及其对水中腐殖酸处理性能研究硕士研究生：杜锦滢导师：田禹教授申请学位：工程硕士学科：环境工程所在单位：环境学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学C

2、lassifiedIndex:TU991.2U.D.C:614.777DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHETREAMENTPERFORMANCEOFHUMICACIDINWATERBYTHEPREPEREDZnS/GOMODIFIEDPVDFMEMBRANECandidate：DuJinYingSupervisor：Prof.TianYuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：EnvironmentalEngineeringAffiliation：

3、SchoolofEnvironmentDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着水资源短缺和水污染问题的日益突出，地表水作为重要的饮用水源之一，其水质备受关注。而腐殖酸是地表水中广泛存在的天然有机物，是水体色度、异味和消毒副产物前驱物的主要来源，其大量存在会严重影响水质安全。膜分离技术具有污染物分离效果好、能耗低的优点，被广泛用于水中腐殖酸的高效去除。PVDF材质的物理化学特性稳定，是一种优良的膜材料，然而，其表面强疏水性容易引起严重的膜

4、污染，使得处理效果大幅度下降。对膜进行亲水和光催化改性，增强膜的抗污染性能，在光催化降解与膜分离同时作用下能够提高腐殖酸的去除效果。本课题通过ZnS/GO掺杂PVDF制备具有光催化作用和抗污染性能增强的复合膜，研究其对腐殖酸的处理性能。为了在膜改性中利用氧化石墨烯（Grapheneoxide，GO）的高亲水性和高电子迁移特性以及纳米ZnS的光催化活性，首先采用水热合成法和改进的Hummers法制备了ZnS、GO及ZnS/GO改性物质，并对其进行了性能表征。结果表明，ZnS的粒径大约为100-200nm，呈-立方晶型结构；GO纳米片层中含有-OH、C=O和C-O-C等亲水性官能团；合成的Zn

5、S/GO复合物，球形ZnS颗粒均匀分散在GO纳米薄层上，GO的高效电子转移特性降低了ZnS中光生电子-空穴的复合，其光催化性能显著提高，光催化降解120min亚甲基蓝（Methyleneblue，MB）的去除率达93%。采用相转换法制备了含有不同改性物质的共混PVDF膜，并通过扫描电镜、X射线衍射和傅立叶红外光谱等技术对膜进行了表征与测试。结果显示改性膜的断面呈指状的非对称孔结构，掺杂GO与ZnS/GO后，改性膜的表面呈浅褐色。此外，大量含氧官能团的引入以及膜孔径和结构的变化，使得改性膜的亲水性、渗透性及抗污染性能显著增强。GO和ZnS共混含量分别为1%和3%的改性膜具有很强的抗污染性能，通

6、量恢复率从57.2%提升到79.3%，截留效果最好增加了5.5%，同时具有较强的亲水性与光催化降解能力。ZnS/GO含量为5%的改性22膜，膜通量提升最多，由222.9L/(mh)增加至431.9L/(mh)，光催化性能最强，对MB光催化降解90min后去除率达98.8%。即PVDF/ZnS/GO-3膜的抗污染性能与截留效果最强，ZnS/GO/PVDF-5膜的光催化性能与渗透性能最好。分别研究改性膜在有无紫外光照时对腐殖酸的过滤去除性能。直接过滤时，PVDF/ZnS/GO-3膜对腐殖酸的截留效果最好。紫外光照下，PVDF/ZnS/GO-3膜对腐殖酸的去除率最高，达91.2%，同时抗污染性能提

7、高20.3%，过膜总阻力降低约12%。PVDF/ZnS/GO-3膜光催化膜分离处理的影响因素中，腐殖酸浓度较-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文低、中性pH条件下，及无机离子含量少、较低压力下运行时，综合膜过滤能力与腐殖酸去除率，处理效果最好。PVDF/ZnS/GO-3膜在定期清洗下，能够长期过滤运行，说明该改性膜在去除饮用水中的腐殖酸时，具有一定的应用价值。关键词：腐殖酸；PVDF膜；亲水改性；光催化改性