聚離子液體修飾荷電納濾膜制備及脫鹽性能研究.pdf

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

2、￡Ⅳ一一-April，2014原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者：日期：沖年n力日學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的論文及相關(guān)的職務(wù)作品，知識產(chǎn)權(quán)歸屬鄭州大學(xué)。根據(jù)鄭州大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留或向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，

3、允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)鄭州大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或者其他復(fù)制手段保存論文和匯編本學(xué)位論文。本人離校后發(fā)表、使用學(xué)位論文或與該學(xué)位論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時，第一署名單位仍然為鄭州大學(xué)。保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定。學(xué)位論文作者：么勃日期：嘛，月衫日摘要印染廢水含有一定量的染料和電解質(zhì)，不僅對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而且浪費資源并提高印染成本，因此，對印染廢水進(jìn)行處理并回收利用其中資源具有重要的現(xiàn)實意義。針對染料廢水中所含電解質(zhì)的脫除，傳統(tǒng)納濾膜比較適宜于

4、一價鹽和低分子量有機(jī)物的分離，而對于二價鹽與有機(jī)物的分離效果并不理想。為此，本文基于我們研究所多年的相關(guān)研究基礎(chǔ)，旨在通過聚離子液體實現(xiàn)納米無機(jī)材料的荷電修飾，以共混．相轉(zhuǎn)化方法制備有機(jī)無機(jī)雜化荷正電納濾膜，期望該膜對二價陰離子具有較高透過率。本文主要研究內(nèi)容及研究成果如下：(1)離子液體單體制備及Si02．PIL／PES雜化荷正電納濾膜制備以三乙胺和烯丙基氯為原料制備了季銨型離子液體單體，采用反向原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(RATRP)的方法在納米Si02表面實現(xiàn)了離子液體的接枝聚合；以聚醚砜(PES)為膜材料、聚離

5、子液體修飾的納米Si02微粒為荷電基團(tuán)制備鑄膜液，通過共混．相轉(zhuǎn)化方法，制備了Si02．PIL／PES有機(jī)無機(jī)雜化荷正電納濾膜，并對其進(jìn)行了性能表征。結(jié)果表明，在該體系下RATRP的最佳聚合時間為24h，且反應(yīng)活性可控，聚合分子量可達(dá)2800Da，分散度為1．02。所制雜化荷正電納濾膜具有較強(qiáng)的親水性，其膜表面水接觸角達(dá)到57．5o，純水滲透性達(dá)到189．2L／(m2．h·MPa)，在0．4MPa操作壓力下，膜對活性紅49和活性黑5表現(xiàn)了優(yōu)異的截留性能，其截留率分別保持在85％，90％以上；膜對電解質(zhì)尤其是二價

6、陰離子鹽則表現(xiàn)出較好的透過性能，MgCl2、MgS04的截留率保持在10％以下，對NaCl和Na2S04的截留率約5％以下。(2)HNTs．PⅡ√PES雜化荷正電納濾膜制備通過黜盯RP方法，在天然埃洛石納米管表面實現(xiàn)了聚離子液體的荷電修飾，從而制備了荷正電納米微粒HNTS．PIL，然后通過共混．相轉(zhuǎn)化的方法制備了HNTs．P幾／PES有機(jī)無機(jī)雜化荷正電納濾膜。結(jié)果表明，隨著HNTs．P幾的添加，雜化膜親水性隨之增強(qiáng)(膜表面水接觸角達(dá)到60．5o)，雜化膜的熱穩(wěn)定性顯著增加(其熱分解溫度增加20_40oC，最高達(dá)

7、到435oC)。在O．4MPa操作壓力下，所制雜化荷正電納濾膜對活性紅49的截留率達(dá)85％，對活性黑的截留率保持在95％以上，而對MgCl2、MgS04的截留率則在10％左右，對NaCl和Na2S04的截留率5％左右。摘要(3)HT-PⅢ／PES雜化荷正電納濾膜制備采用尿素分解、均勻共沉淀方法制備了高結(jié)晶度的鎂鋁水滑石(Mg．A1HT)，對其層間的陰離子首先進(jìn)行硝酸根置換，繼而以融盯RP的方法對其進(jìn)行聚離子液體荷電修飾(HT．PIL)作為無機(jī)荷電納米材料。通過共混．相轉(zhuǎn)化方法制備HT．P幾／PES有機(jī)無機(jī)雜化納

8、濾膜，并對雜化膜性能進(jìn)行了系列表征，結(jié)果表明，HT_P幾在膜溶劑N，N．二甲基乙酰胺(DMAc)中成功實現(xiàn)了原位剝離，所制備雜化膜表面水接觸角可達(dá)63．5o，機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性也明顯增強(qiáng)，在0．4MPa操作壓力下，所制雜化荷正電納濾膜對活性紅49的截留率達(dá)90％，對活性黑的截留率保持在95％以上，而對MgS04的截留率低于15％，對Na2S04的截留率低于10％。聚離子液體荷電修飾的上