论文部分内容阅读
纳米材料在光、电、磁等方面都表现出优异的性能,但其用于制备自组装膜的研究尚少。为此,本文针对膜污染问题,依据纳米材料特点,基于对自组装纳米材料形成、结构以及性能的认识,研究开发纳米材料改性及制膜工艺(溶剂蒸发),提出自组装纳滤膜构建新方法。通过扫描电子显微镜、能谱仪、原子力显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、接触角等测试技术,对所制备复合膜形貌结构、化学组成以及亲疏水性进行表征。将复合膜应用于染料和盐体系分离,并考察其抗污染性能。论文主要研究内容如下: (1)基于纳米材料自组装设计,采用天然矿物埃洛石纳米管(HNTs),对其改性得到m-HNTs,利用蒸发自组装法,以聚丙烯腈(PAN)膜为基质,制备m-HNTs/PAN复合膜;以聚砜(PS)膜为基质,制备m-HNTs/PS复合膜。结果表明,m-HNTs可定向排列于亲水性PAN膜表面而非疏水性PS膜表面,且定向m-HNTs/PAN复合膜比非定向m-HNTs/PS复合膜具有更高的染料截留率、更好的抗染料污染和抗牛血清白蛋白污染效果。 (2)从纳米材料维度和性质出发,合成零维沸石咪唑酯骨架结构材料ZIF-8,并对其改性制备m-ZIF-8纳米材料,利用溶剂蒸发法,制备m-ZIF-8/m-HNTs/PAN复合膜。结果表明,当PAN基膜表面上纳米材料由零维m-ZIF-8向一维m-HNTs变化时,复合膜表面形貌、化学成分均会发生相应变化,且膜亲水性逐渐增强,复合膜纯水通量逐渐增大,但抗微生物污染效果下降。 (3)基于上述研究,为获得高通量、抗污染能力强的复合膜,采用蒸发自组装法和原位还原法相结合,制备Ag NPs/m-HNTs/PAN复合膜。其中,戊二醛(GA)既可作为Ag+还原剂又可作为-OH基团交联剂。结果表明,GA用量和交联时间均影响复合膜表面形貌、膜厚、亲水性、纳滤性能和抗微生物污染性能。但是,GA用量对复合膜的影响要大于交联时间对复合膜的影响,仅使用少量GA溶液就能显著提高复合膜抗微生物污染性能。