聚离子液体修饰荷电纳滤膜制备及脱盐性能研究.pdf

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniVersityforMasterDegreeofEngineeringScienceFabricationandDesalinationPropertiesofP01y(ionic1iquid)ChargedNanofiltrationMembranesByLiangY．uSupervisor：Prof．Jin栅lLiuProf．Y缸aoZhangChemicalEngineeringSch001ofChemicalEngineeringandEner

2、￡Ⅳ一一-April，2014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。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：日期：冲年n力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，

3、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，第一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。学位论文作者：么勃日期：嘛，月衫日摘要印染废水含有一定量的染料和电解质，不仅对环境造成严重污染，而且浪费资源并提高印染成本，因此，对印染废水进行处理并回收利用其中资源具有重要的现实意义。针对染料废水中所含电解质的脱除，传统纳滤膜比较适宜于

4、一价盐和低分子量有机物的分离，而对于二价盐与有机物的分离效果并不理想。为此，本文基于我们研究所多年的相关研究基础，旨在通过聚离子液体实现纳米无机材料的荷电修饰，以共混．相转化方法制备有机无机杂化荷正电纳滤膜，期望该膜对二价阴离子具有较高透过率。本文主要研究内容及研究成果如下：(1)离子液体单体制备及Si02．PIL／PES杂化荷正电纳滤膜制备以三乙胺和烯丙基氯为原料制备了季铵型离子液体单体，采用反向原子转移自由基聚合(RATRP)的方法在纳米Si02表面实现了离子液体的接枝聚合；以聚醚砜(PES)为膜材料、聚离

5、子液体修饰的纳米Si02微粒为荷电基团制备铸膜液，通过共混．相转化方法，制备了Si02．PIL／PES有机无机杂化荷正电纳滤膜，并对其进行了性能表征。结果表明，在该体系下RATRP的最佳聚合时间为24h，且反应活性可控，聚合分子量可达2800Da，分散度为1．02。所制杂化荷正电纳滤膜具有较强的亲水性，其膜表面水接触角达到57．5o，纯水渗透性达到189．2L／(m2．h·MPa)，在0．4MPa操作压力下，膜对活性红49和活性黑5表现了优异的截留性能，其截留率分别保持在85％，90％以上；膜对电解质尤其是二价

6、阴离子盐则表现出较好的透过性能，MgCl2、MgS04的截留率保持在10％以下，对NaCl和Na2S04的截留率约5％以下。(2)HNTs．PⅡ√PES杂化荷正电纳滤膜制备通过黜盯RP方法，在天然埃洛石纳米管表面实现了聚离子液体的荷电修饰，从而制备了荷正电纳米微粒HNTS．PIL，然后通过共混．相转化的方法制备了HNTs．P几／PES有机无机杂化荷正电纳滤膜。结果表明，随着HNTs．P几的添加，杂化膜亲水性随之增强(膜表面水接触角达到60．5o)，杂化膜的热稳定性显著增加(其热分解温度增加20_40oC，最高达

7、到435oC)。在O．4MPa操作压力下，所制杂化荷正电纳滤膜对活性红49的截留率达85％，对活性黑的截留率保持在95％以上，而对MgCl2、MgS04的截留率则在10％左右，对NaCl和Na2S04的截留率5％左右。摘要(3)HT-PⅢ／PES杂化荷正电纳滤膜制备采用尿素分解、均匀共沉淀方法制备了高结晶度的镁铝水滑石(Mg．A1HT)，对其层间的阴离子首先进行硝酸根置换，继而以融盯RP的方法对其进行聚离子液体荷电修饰(HT．PIL)作为无机荷电纳米材料。通过共混．相转化方法制备HT．P几／PES有机无机杂化纳

8、滤膜，并对杂化膜性能进行了系列表征，结果表明，HT_P几在膜溶剂N，N．二甲基乙酰胺(DMAc)中成功实现了原位剥离，所制备杂化膜表面水接触角可达63．5o，机械性能和热稳定性也明显增强，在0．4MPa操作压力下，所制杂化荷正电纳滤膜对活性红49的截留率达90％，对活性黑的截留率保持在95％以上，而对MgS04的截留率低于15％，对Na2S04的截留率低于10％。聚离子液体荷电修饰的上