【摘 要】
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近几十年来,水污染问题日益突出。纳滤（NF）膜因其分离精度高、能耗低、操作简单而在水处理领域中表示出广泛的适用性。然而,传统的NF膜如聚酰胺膜因其低孔隙率和致密的结构而具有低渗透性。研究表明,具有均匀孔径和高孔隙率的多孔材料可提高NF膜的渗透性和选择性。共价有机框架（COFs）材料由于具有高比表面积和规则孔道的优点,在制备具有高渗透性和选择性的COF纳滤膜方面展现出巨大的应用前景。遗憾的是,在温和
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近几十年来,水污染问题日益突出。纳滤（NF）膜因其分离精度高、能耗低、操作简单而在水处理领域中表示出广泛的适用性。然而,传统的NF膜如聚酰胺膜因其低孔隙率和致密的结构而具有低渗透性。研究表明,具有均匀孔径和高孔隙率的多孔材料可提高NF膜的渗透性和选择性。共价有机框架（COFs）材料由于具有高比表面积和规则孔道的优点,在制备具有高渗透性和选择性的COF纳滤膜方面展现出巨大的应用前景。遗憾的是,在温和的条件下快速、简便地制备具有高性能的致密COF膜仍然是一个挑战。针对以不溶性粉末形式存在的COFs材料很难形成连续和无缺陷的薄膜以满足应用要求的难题,以及界面聚合（IP）制备聚酰胺（PA）膜存在着分离层和支撑层之间兼容性差的问题,本文利用表面改性技术赋予复合膜多种功能和特性,探索出两种制备COF复合纳滤膜的策略。本文旨在研究通过简便的方法制备出能够满足应用要求的COF复合纳滤膜,取得的研究成果如下:（1）利用CuSO4/H2O2催化盐酸多巴胺和左旋多巴的氧化自聚合反应在聚丙烯腈（PAN）超滤膜的表面快速粘附上均匀的聚多巴胺（PDA）和聚左旋多巴（L-PDA）涂层,PDA或L-PDA涂层作为中间层可通过后续化学修饰或者添加纳米材料（如COFs）赋予复合膜多种功能和特性。复合膜为制备具有优异性能的COF复合纳滤膜提供了良好的基底。（2）通过简便的表面引发聚合法,在温和的反应条件下,几小时内便可快速制备出连续的超薄COF膜。所制备的COF复合膜对刚果红（CR）分子的截留率超过99%,水通量高达120.46 L·m-2·h-1·bar-1。同时,合成的膜具有良好的耐久性和耐水性,表现出良好的应用潜力。（3）通过简易且温和的方法合成了具有高结晶度和有序片层结构的COF纳米片,随后在PAN基膜表面引入了L-PDA-COF杂化中间层,最后利用界面聚合反应制备出PA/L-PDA-COF/PAN膜。所制备的复合膜对NaCl的截留率达到98.1%,渗透通量高达46.7 L·m-2·h-1·MPa-1,且PA/L-PDA-COF/PAN膜在乙醇浸泡处理后表现出高结构稳定性。该策略为设计多功能中间夹层以调控IP反应制备PA膜提供了参考。
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膜分离技术因分离效率高和水资源回用率高在水处理方面展现出了极大优势。然而,分离膜水通量较低、膜污染现象严重,单一的膜分离技术无法全面去除污染物质,是制约膜分离技术发展的瓶颈。因此,研究开发高通量、抗污染的改性膜在水处理领域具有重要的理论意义和应用价值。本文从膜材料设计角度出发,以分离膜改性为研究核心,通过筛分不同制备条件的纳滤膜,测试纳滤膜性能,并通过原位生长二氧化钛中间层与表面改性层的改性方法制
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当前，我国已经逐步进入智能制造时代。智能制造技术深刻影响诸多领域，其中最具代表性的当属机械制造工程领域。智能制造彻底颠覆了传统的机械制造模式，推动了生产技术与信息技术、智能技术的深度融合，使得生产流程更加自动化，同时大幅提升了生产效率。基于此，首先阐述智能制造技术在机械制造工程领域的应用路径，其次介绍其中的核心技术，最后简要分析智能制造技术在未来机械制造工程领域的发展前景。
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