新型有机-无机杂化荷电纳滤膜的制备与表征

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1、１０４５９学校代码学号或申请号２０１３１１２３０１３１０密级ＩＷｋ％ｆ博士学位论文新型有机－无机杂化荷电纳滤膜的制备与表征作者姓名：梁旭导师姓名：刘金盾教授张亚涛教授工学科门类：学专业名称：化学工程完成时间：２０１８年１０月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforDoctorDegreeofEngineeringSciencePreparationandcharacterizationofnovelorganic-inorganichybridchargednanofi

2、ltrationmembranesByXuLiangSupervisor:Prof.JindunLiuProf.YataoZhangChemicalEngineeringSchoolofChemicalEngineeringandEnergyOctober,2018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究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研宄作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责住由本人承担。学位论文作者：日

3、期奸／＞日；学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留，、使用学位论文的规定同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时一，第署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。：曰期学位论文作者：秦月曰／７摘要摘要染料工业的发

4、展造成了大量含无机盐和染料的废水排放。传统染料废水处理方法如化学催化、物理吸附及生物降解等并不能回收利用其中的染料和无机盐。纳滤膜由于具有微孔结构，可以截留小分子量有机物和无机盐，被应用于废液或废水中有价值物料的回收。但传统的纳滤膜在处理染料废水过程中同时截留染料和无机盐，造成染料和无机盐无法分离作为资源被回收利用，只能作为固体废物处理，导致另一种环境污染。针对这一问题，本文采用纳米荷电材料共混的方法对纳滤膜进行改性，制备有机无机杂化荷电纳滤膜，改善选择性分离性能，以期解决回收物难以利用的问题。选取了不同维度的无机纳米材料二氧化硅（SiO2）、埃洛石纳米管（HNT

5、s）和二硫化钼（MoS2），经偶联剂表面修饰后，在其表面接枝两性离子单体2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（简称磷酰胆碱或MPC）、甲基丙烯酰乙基磺酸基甜菜碱（简称磺酸基甜菜碱或SBMA）及两性离子液体1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑（AMImCl）、1-烯丙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐（AMBA），得到纳米荷电材料，最后采用共混法将其引入聚醚砜（PES）基膜材料后加入其它添加剂制备有机无机杂化荷电纳滤膜。借用X射线衍射（XRD）、高分辨透射电子显微镜（HR-TEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）、热重分析仪（TGA）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、场发射扫描电子显微

6、镜（FESEM）、原子力显微镜（AFM）、水接触角（WCA）等表征方法及膜性能测试手段，旨在考察不同维度纳米材料对膜结构及分离性能的影响，得到一些有规律的认识，可以为有机无机杂化荷电纳滤膜应用于工业染料废水处理提供一些基础理论支撑。主要研究内容如下：SiO2-PMPC/PES及SiO2-PSBMA/PES杂化荷电纳滤膜制备及性能。采用经典Stober法合成了粒径100~300nm纳米二氧化硅，经硅烷偶联剂修饰后在其表面成功接枝了聚磷酰胆碱（PMPC）和聚磺酸基甜菜碱（PSBMA），制得纳米荷电材料SiO2-PMPC和SiO2-PSBMA，通过相转化法制备了杂化荷电

7、纳滤膜SiO2-PMPC/PES及SiO2-PSBMA/PES。在0.4MPa下，当SiO2-PMPC掺杂量为1.5%，SiO2-PMPC/PES杂化膜对活性黑5和活性绿19的截留率分别达82.6%和292.4%，对无机盐的截留率低于10%，但水通量有所下降，为79.3L/(m.h)；当SiO2-PSBMA的掺杂量为0.5%，SiO2-PSBMA/PES杂化膜对活性黑5和活性绿I摘要19的截留率分别为97.9%和99.0%，对Na2SO4截留率低于13%，对其它盐的截2留率均低于3%，纯水通量为147.3L/(m.h)。与空白膜相比，两种荷电材料的加入均提高了杂化

8、荷电纳滤膜