氧化石墨烯改性PMIA纳滤膜的制备及应用

《氧化石墨烯改性PMIA纳滤膜的制备及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文氧化石墨烯改性PMIA纳滤膜的制备及应用论文作者：杨梅学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：化学工程指导教师：张少峰职称：教授赵长伟研究员资助基金项目：国家自然科学基金（21476248）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemicalEngineeringPREPARATIONANDAPPLICATIONOFPMIA/GOCOMP

2、ITOTITENANOFILTRATIONMEMBRANEbyYangMeiSupervisor:Prof.ZhangShaofengMay2017ThisworkwassupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.21476248)摘要膜分离过程作为环保技术已经迅速发展了几十年。其中，NF（纳滤）填充了RO（反渗透）和UF（超滤）之间的差距，其主要优点是通量高，运行压力低于RO膜，对UF膜的二价盐和低分子量物质的排斥更好。因此，N

3、F在食物工业，水净化，染料去除和脱盐等方面有普遍的应用。近些年，纳米材料的高速发展渗透了膜分离等几个范围。由于纳米材料的特有的性能和尺寸，它们被用于材料修饰和其他方面。石墨烯是一种新颖纳米材料，具有单原子层厚度的二维结构。石墨烯具有优良机械强度，非常高表面积和几乎无摩擦的表面。然而，在分离膜中的应用因为疏水性限制了。而石墨烯氧化物（GO）作为石墨烯的衍生物，氧化石墨烯包括许多官能团如羟基，羰基，环氧基和羧基，是非常亲水的，水分子通过GO形成的纳米通道非常快。这些性质促使膜研究人员将GO结合到膜中并探

4、索其分离性能。本文通过简单的相转化法制备聚间苯二甲酰间苯二胺/氧化石墨烯（PMIA/GO）复合纳滤（NF）膜。使用FT-IR，XPS，AFM，SEM，水接触角和ζ电位测量分析膜的结构，表面性质和亲水性。FTIR光谱表明GO分子中存在亲水性羧酸和羟基。SEM照片显示加入GO后，在NF膜的皮层中形成大的和指状的微孔。ζ电位和水接触角结果证明，PMIA/GO复合膜具2有更多的带负电荷和更大的亲水表面。PMIA/GO（0.3wt％GO）复合膜（125.2（L/m/h））2的纯水通量为原始PMIANF膜（48

5、.3（L/m/h））的2.6倍，在0.8MPa下，对所有测试二价盐和染料的排斥略高，对牛血清白蛋白（BSA）具有更好的耐污染性。同时系统开展了PMIA/GO纳滤膜处理印染废水的研究，选取酸性红（AR）、活性黄（RY）及直接耐晒蓝（DB）三种阴离子染料作为去除研究对象，重点考察了料液浓度、pH值、温度等对纳滤去除染料分子的效应。结果表明，所制备的PMIA中空纤维纳滤膜对三种阴离子染料具有较好的分离性能，截留率可以达到95%以上，而且长期运行可保持良好的去除稳定性能。因此，实验室研发制备的PMIA平板纳

6、滤膜在染料废水处理方面具有很好的应用。本研究为制备具有高水通量和优异防污性能的复合PMIA/GO膜提供了有效的方法，在水处理应用具有很好的前途。关键词：氧化石墨烯，聚（间苯二甲酰间苯二胺）（PMIA）膜，防污染，亲水性，染料去除IIIABSTRACTMembraneseparations,asanenvironmentallyfriendlytechnology,havebeenrapidlydevelopedindifferentseparationprocessesfordecades.Amon

7、gthem,nanofiltration(NF)fillsthegapbetweenultrafiltration(UF)andreverseosmosis(RO)withmajoradvantagesofhigherfluxandloweroperatingpressurethanROmembranesandbetterrejectionstodivalentsaltsandlowermolecularweightmattersthanUFmembranes.Therefore,NFhasawid

8、eexploitinwaterpurification,foodindustry,dyeremovalanddesalinationetc.Recently,therapiddevelopmentofnanomaterialshasinfiltratedseveraloffieldsincludingmembraneseparation.Duetotheuniqueperformanceandnanoscaledimensionsofnanomaterials,the