低结构参数纳米纤维正渗透膜的制备及其应用研究

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1、学校代码：10255学号：2161440DONGHUAUNIVERSITY硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION低结构参数纳米纤维正渗透膜的制备及其应用研究PREPARATIONANDAPPLICATIONOFFORWARDOSMOSISMEMBRANESWITHLOWSTRUCTURALPARAMETERS专业名称：环境工程作者姓名：牛飞虎指导老师：黄满红完成日期：2018年4月低结构参数纳米纤维正渗透膜的制备及其应用研究东华大学环境科学与工程学院硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注II低结构参数纳米纤维正渗透膜的制备及其应用研究东华大学学位论文

2、原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日III低结构参数纳米纤维正渗透膜的制备及其应用研究东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部

3、或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日IV低结构参数纳米纤维正渗透膜的制备及其应用研究低结构参数纳米纤维FO膜的制备及其应用研究摘要全球越来越多的地区面临着水资源短缺的问题,对新型的低能耗和低成本的净水技术需求迫切。正渗透（FO）膜是一种新型的渗透压驱动的净水膜，具有能量输入较低，结垢倾向较弱，膜清洗容易，水回收率较高等优点，但是严重的内浓差极化现象限制了膜性能的进一步提高。结构参数是FO膜的一个重要表征，较低的结构参

4、数意味着浓差极化的减轻，因此研究低结构参数的FO膜对正渗透技术的推广至关重要。目前抗生素污染严重，严重危害了人类健康和生态安全，且其在重金属污染环境下会加速微生物的抗性基因的产生。然而，传统的废水处理方法不能同时有效去除抗生素和重金属。针对以上问题,本研究致力于开发一种新型的低结构参数的纳米纤维FO膜并用于抗生素和重金属的去除。本文通过静电纺丝法制备纳米纤维基膜，利用聚多巴胺自聚合改善纳米纤维基膜的亲水性，然后通过界面聚合（IP）制备超薄分离层，优化各过程的工艺条件，开发低结构参数的高性能正渗透膜，并对其表面、结构特性及正渗透性能进行表征；在此基础上考察了新型FO膜对废水中重金属

5、和抗生素的截留效果。主要研究内容和研究结果如下:（1）对静电纺纳米纤维基膜进行条件优化，重点考察了聚合物浓度、导电添加剂和热压处理等操作条件对PSf支撑层纤维形态、孔V低结构参数纳米纤维正渗透膜的制备及其应用研究隙率、孔径、厚度、支撑层渗透通量的影响，最佳条件为26%PSf，电压25KV，流速1mL/h，接收距离12cm，湿度30%，温度25℃，线速度1.25m/s，针头内径0.5mm，溶剂比DMF/NMP=7/3，LiCl添加量0.05%，热压一次；在最佳条件下，能得到直径均匀（618±89nm），孔径均匀（1.13±0.12μm），拉力强度高（4.62Mpa）和较高孔隙率（7

6、5%），较高纯渗透通量（8631LMH/bar）的纳米纤维基膜。（2）为了得到低结构参数的纳米纤维FO膜，考察不同厚度的静电纺纳米纤维FO膜的正渗透性能和结构参数。制备了三种不同厚度的FO膜，由PSf纳米纤维基膜和超薄聚酰胺活性层组成。实验结果表明，由于支撑层的厚度的降低，最低厚度的TFC-1FO膜可以实现最小结构参数（〜486μm），并表现出最佳的渗透水通量，在AL-FW模式中水通量达到20.61LMH(1MNaClDS，DI),盐反向通量小于1.2gMH。（3）用PDA对静电纺纳米纤维进行了改性，并对多巴胺改性支撑层纳米纤维和改性FO膜进行了结构形貌表征并研究了其正渗透性能。

7、PDA在疏水性纳米纤维上的附着显著改善了基膜的亲水性能，改性的PSF纳米纤维表现出即时润湿性，并且机械强度提高了45%。制备的PDA-TFC-FO膜可以实现较小结构参数（〜166μm）和较高透水性（2.29LMH/bar）。该膜在AL-FW模式中渗透水通量为39.6LMH(1MNaClDS，DI)，高于对照膜通量（20.61LMH），改性膜的盐反向通量为2.6gMH。（4）选取改性FO膜对模拟抗生素废水和重金属废水进行了深度VI低结构参数纳米纤维正渗透膜的制备及其应用研究处理。当