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硫酸促进型非化学计量掺杂Y纳米ZrO2/聚砜复合膜的研究

2020-12-02阅读(644)

硫酸促进型非化学计量掺杂Y纳米ZrO2/聚砜复合膜的研究

论文摘要

石油开采过程中大量含油废水的产生既浪费了水资源,又严重污染环境。由于常规方法无法有效去除呈溶解和乳化状态的油分,因此研究能够去除上述油分的技术是石油工业面临的重要课题。膜分离技术作为一项新兴的高效分离技术,已被广泛应用到水处理过程中,但是膜污染严重制约了其在含油废水处理领域的大规模应用。因此,研制新型耐污染膜材料具有十分重要的理论和现实意义。本文采用有机-无机共混改性的方法对高分子膜材料（聚砜）进行亲水化改性,首先通过溶胶-凝胶法制备高活性、强亲水性的硫酸促进型非化学计量掺杂稀土元素Y的纳米ZrOB2B复合粒子（纳米SOB4BP2-P/ZrOB2B-YB2BOB3B粒子,SZY纳米粒子）,然后将其填充到聚砜膜中制备有机-无机复合膜。确定了纳米SOB4BP2-P/ZrOB2B-YB2BOB3B/PSF复合膜（SZY/PSF复合膜）的适宜制备工艺条件:PSF的浓度为14 wt.%,PEG400的添加量为PSF质量的10%,SZY纳米粒子的添加量为PSF质量的15%,间歇超声,预蒸发时间为10s,凝固浴温度为20 oC。在复合膜的表征测试中,拉伸强度、接触角和抗压实性的测试表明复合膜的机械强度、亲水性和抗压实性均得到了提高;SEM图表明复合膜具有不对称结构,纳米粒子均匀分散在聚砜中。将复合膜用于处理浓度为80 mg/L的含油废水,对比了不同组成的膜的分离效果和操作过程,结果表明按上述制膜工艺所制复合膜的抗压实性和耐污染性优于纯聚砜膜;渗透液中含油量为0.67 mg/L,远低于国家水质排放标准10 mg/L;复合膜的使用寿命得到较大提高,经洗涤可反复使用多次。另外,本文还对复合膜的亲水性形成机制进行了初步的探讨,试图从理论角度来解释复合膜的耐污染性能得以提高的原因。

论文目录

  • 中文摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 膜分离技术发展概况
  • 1.1.1 膜分离技术
  • 1.1.2 膜污染
  • 1.1.3 膜材料研究进展
  • 1.2 膜材料的改性
  • 1.2.1 概述
  • 1.2.2 有机－无机共混改性
  • 1.3 无机氧化物的研究进展
  • 1.3.1 非化学计量无机氧化物
  • 1.3.2 掺杂稀土元素的非化学计量无机氧化物
  • 1.3.3 硫酸促进型无机氧化物
  • 1.3.4 硫酸促进型掺杂稀土元素的非化学计量无机氧化物
  • 1.4 论文选题的目的和意义及本论文的工作
  • 1.4.1 论文选题的目的和意义
  • 1.4.2 本论文的工作
  • 1.4.3 论文的特色及创新点
  • 42-/ZrO2-Y2O3粒子的制备与表征'>第二章 纳米SO42-/ZrO2-Y2O3粒子的制备与表征
  • 2.1 实验部分
  • 2.1.1 实验原料
  • 2.1.2 实验仪器
  • 2.1.3 SZY纳米粒子的制备
  • 2.1.4 SZY纳米粒子的表征和性能测试
  • 2.2 制备条件对样品性能的影响
  • 2.2.1 Y掺杂量对样品性能的影响
  • 2.2.2 表面活性剂对样品性能的影响
  • 2.2.3 硫酸浓度对样品性能的影响
  • 2.2.4 煅烧温度对样品性能的影响
  • 2.2.5 粒径随煅烧时间的变化趋势
  • 2.2.6 最佳制备条件的确定
  • 2.3 样品的表征及性能测试分析
  • 2.3.1 样品的TEM分析
  • 2.3.2 样品的亲水性能测试
  • 2.4 本章小结
  • 42-/ZrO2Y2O3/聚砜复合膜的制备与表征203'>第三章 纳米SO42-/ZrO2Y2O3/聚砜复合膜的制备与表征203
  • 3.1 实验部分
  • 3.1.1 实验原料
  • 3.1.2 实验仪器
  • 3.1.3 复合膜的制备
  • 3.1.4 复合膜的表征测试
  • 3.2 实验结果与讨论
  • 3.2.1 聚砜浓度对复合膜性能的影响
  • 3.2.2 PEG400 浓度对复合膜性能的影响
  • 3.2.3 SZY纳米粒子添加量对复合膜性能的影响
  • 3.2.4 超声条件对铸膜液状态的影响
  • 3.2.5 制膜条件对复合膜性能的影响
  • 3.2.6 复合膜制备工艺的最终确定
  • 3.3 复合膜的表征分析
  • 3.3.1 复合膜的形态分析
  • 3.3.2 复合膜的力学性能分析
  • 3.3.3 复合膜的亲水性分析
  • 3.3.4 复合膜的抗压实性能分析
  • 3.4 本章小结
  • 42-/ZrO2-Y2O3/聚砜复合膜用于含油废水处理的研究'>第四章 纳米SO42-/ZrO2-Y2O3/聚砜复合膜用于含油废水处理的研究
  • 4.1 实验部分
  • 4.1.1 实验原料
  • 4.1.2 实验仪器
  • 4.1.3 纯水通量的测定
  • 4.1.4 油水分离
  • 4.1.5 油含量的测定
  • 4.2 实验结果与讨论
  • 4.2.1 膜材料对油水分离的影响
  • 4.2.2 料液浓度对油水分离的影响
  • 4.2.3 操作压力对油水分离的影响
  • 4.2.4 温度对油水分离的影响
  • 4.2.5 操作时间对油水分离的影响
  • 4.2.6 油水分离的效果
  • 4.2.7 膜的清洗
  • 4.3 本章小结
  • 42-/ZrO2-Y2O3/聚砜复合膜耐污染性能的研究203'>第五章 纳米SO42-/ZrO2-Y2O3/聚砜复合膜耐污染性能的研究203
  • 5.1 油水分离过程中的膜污染
  • 5.2 复合膜亲水性能的形成机制
  • 42-/ZrO2-Y2O3粒子活性增强机制203'>5.2.1 纳米SO42-/ZrO2-Y2O3粒子活性增强机制203
  • 5.2.2 复合膜亲水性机制的研究
  • 第六章 结论
  • 参考文献
  • 发表论文和科研情况说明
  • 致谢

    • 相关论文文献

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