【摘 要】
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在生化、制药、印染等现代工业中常常出现含盐有机废水处理的实际问题,纳滤膜技术作为一种新型分离技术,已在该领域得到了广泛应用。埃洛石纳米管(HNTs)是一种天然硅酸盐矿物,中空管状结构且表面含有大量的-OH官能团,与常规的纳米粒子如碳纳米管、蒙脱石相比,具有更好的分散性,更适用于水处理。本文以埃洛石纳米管为材料,聚丙烯腈(PAN)膜为基膜,采用蒸发自组装及界面聚合的方法,制备用于含盐染料废水的纳滤膜
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在生化、制药、印染等现代工业中常常出现含盐有机废水处理的实际问题,纳滤膜技术作为一种新型分离技术,已在该领域得到了广泛应用。埃洛石纳米管(HNTs)是一种天然硅酸盐矿物,中空管状结构且表面含有大量的-OH官能团,与常规的纳米粒子如碳纳米管、蒙脱石相比,具有更好的分散性,更适用于水处理。本文以埃洛石纳米管为材料,聚丙烯腈(PAN)膜为基膜,采用蒸发自组装及界面聚合的方法,制备用于含盐染料废水的纳滤膜。论文主要研究内容如下:(1)蒸发自组装m-Ag/HNTs/PAN纳滤膜制备及性能研究采用反复真空浸渍、高温煅烧的方法制备负载有银纳米颗粒(Ag NPs)的埃洛石纳米管(Ag/HNTs)纳米功能材料。然后用聚苯乙烯磺酸钠(PSS)改性材料并与聚乙烯醇(PVA)溶液共混,通过蒸发自组装法制备m-Ag/HNTs/PAN纳滤膜。结果表明,Ag NPs可以在HNTs内外腔均匀负载,且m-Ag/HNTs可以定向排列于亲水性PAN基膜表面,控制m-Ag/HNTs的添加量可以调控选择层的厚度。所得m-Ag/HNTs膜具有良好的染料/盐分离性能和抗菌性能,其中m-Ag/HNTs-8膜综合性能最优,水通量为66.6 L·m-2·h-1,铬黑T和甲基蓝的截留率分别为99.7%和96.8%,大肠杆菌抗菌性能为100%。(2)界面聚合m-HNTs/PAN TFN纳滤膜制备及性能研究采用PSS对HNTs进行改性,并将改性后的m-HNTs与单体哌嗪(PIP)、聚合物PVA混合制备水相溶液。为了避免在除去水相溶液时纳米颗粒的损失,先采用真空抽滤的方法获得缓冲层,再通过PIP和均苯三甲酰氯(TMC)之间的界面聚合构建掺入HNTs纳米粒子的聚酰胺选择性层,从而获得m-HNTs/PAN TFN纳滤膜。结果表明,PSS改性后的m-HNTs具有良好的分散性,且不影响HNTs固有纳米结构。所得m-HNTs/PAN TFN纳滤膜在广泛的pH范围(4-10)内带负电荷(pH=7,ζ=-83.8 mV),表面亲水性改善,且膜渗透通量均显著增加,Na2SO4截留率在97.5%以上。其中TFN-0.05膜具有优异的分离性能:在4 bar时,渗透通量为34.5 L·m-2·h-1·bar-1,Na2SO4截留率为97.8%,对比TFC膜通量提升78.6%,盐截留率未受影响,且具有良好的操作稳定性及抗污染性。
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