基于ZIF-8的聚酰胺反渗透复合膜的制备与性能研究.pdf

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1、硕士学位论文基于ZIF-8的聚酰胺反渗透复合膜的制备与性能研究STUDYONPREPARATIONANDPERFORMANCEOFZIF-8LOADEDPOLYAMIDEREVERSEOSMOSISCOMPOSITEMEMBRANE付一菲哈尔滨工业大学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：628.162密级：公开工程硕士学位论文基于ZIF-8的聚酰胺反渗透复合膜的制备与性能研究硕士研究生：付一菲导师：田家宇副教授申请学位：工程硕士学科：建筑与土木工程所在单位：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Classifie

2、dIndex:TU991.2U.D.C:628.162DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringSTUDYONPREPARATIONANDPERFORMANCEOFZIF-8LOADEDPOLYAMIDEREVERSEOSMOSISCOMPOSITEMEMBRANECandidate：FuYifeiSupervisor：AssociateProf.TianJiayuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Architectureandcivilengineeri

3、ngAffiliation：EnvironmentalschoolDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要近些年，将纳米粒子纳入聚酰胺活性皮层（PA）中以产生薄膜纳米复合结构（TFN）膜，成为一种制备反渗透膜的先进技术。沸石咪唑骨架材料（ZIF-8）是一种新型的多孔材料，其结构中有机配体的存在使其与有机膜基体有着良好的相容性。因此，本课题选用ZIF-8纳米粒子对聚酰胺反渗透复合膜进行掺杂改性，探究了ZIF-8纳米粒子及其粒径对

4、反渗透膜表观形貌、结构与渗透、抗污染性能的综合影响。本文首先对合成的两种纳米材料进行定性定量的分析；对采用界面聚合（IP）方式制备的反渗透复合膜，分析了两种不同粒径ZIF-8纳米粒子在膜上的负载情况以及对膜表面微观特性上的影响。然后，考察添加量从0.1%到0.4%变化下两种不同纳米粒子掺杂改性膜在纯水、盐水、不同有机污染物为进水时的运行效果，结合表征分析，讨论ZIF-8的加入以及粒径的不同对膜的透水性能、脱盐性能、抗污染性能的影响。最后，以消毒副产物（DBPs）为目标污染物，考察了各种因素对其去除率的影响机制。并以实际水体为本底配水，考察了混凝+微滤+改性膜对于DBPs的去除效

5、果。本实验合成的两种ZIF-8纳米粒子的粒径为50nm和500nm，属于微孔结构且能为水分子提供快速通道。ZIF-8纳米粒子的加入，导致膜表面粗糙度降低，交联程度降低，表面亲水性增加；且粒径较小（50nm）时，膜表面亲水性提高幅度更为显著，粒径较大（500nm）时，表面粗糙度下降幅度更为显著。随着ZIF-8添加量的增加，ZIF-8/TFN的水通量及盐截留率较聚酰胺反渗透膜（TFC）持续增加。在添加量为（0.4w/v%）时，水通量增加65%左右。盐截留率保持在98%以上。且粒径较小（50nm）时，水通量和盐截留率提高幅度更为显著。在对三种典型有机污染物的抗污染性能分析测试实验中，

6、发现ZIF-8的引入对改性膜的抗污染性能有了明显的改善，且粒径较大（500nm）时，膜抗污染性能提高幅度更为显著。改性膜对于选用的五种消毒副产物（DBPs）的去除率均高于纯膜和商品膜；在一定范围内，随着DBPs的分子量和分子体积增大，温度降低以及pH升高，改性膜对DBPs的去除率升高。在以实际水体配水进行实验时，混凝+微滤+改性膜的组合工艺可以较好的增加对DBPs的去除，并且通过混凝可以改善反渗透过程中的膜污染。关键词：ZIF-8；反渗透；消毒副产物；膜污染-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractInrecentyears,nanoparticleshavebeen

7、incorporatedintopolyamide(PA)toproduceathinfilmnanocomposite(TFN)membrane,whichhasbecomeanadvancedtechnologyforthepreparationofreverseosmosismembranes.Zeoliticimidazolateframework(ZIF-8)isanewtypeofporousmaterial.Thepresenceoforganicligandsinthestr