酰腙基COF膜孔径的调控及其对染料分离性能的研究

来源 :石河子大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zkx713583
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
共价有机框架材料(COFs)是一类新型的晶体多孔材料,具有开放规整的孔道结构、低密度、高比表面积以及易结构设计等特点被广泛应用于气体储存、催化、光电传感和分离领域。目前报道的绝大多数COF膜的孔径大小都位于纳滤膜(0.001-0.01μm)的技术参数范围内,因此COF纳滤膜的应用比较广泛。但其在膜分离领域的应用具有一定的限制,一方面,合成COFs的反应普遍是可逆的脱水缩合反应,这使得在潮湿的氛围中COFs材料的规则框架结构会坍塌;另一方面,常见的方法是在严苛的条件下先合成COFs粉末材料后再将其作为填料制备成混合基质膜,直接制备COF膜材料是一项技术难点。针对存在的问题,本文选用2,5-二乙氧基对苯甲酰肼(DTH)和1,3,5-三醛基间苯三酚(Tp)为反应构筑单体,通过反应条件温和界面聚合法制备了具有烯醇酮互变异构产生的酰腙基COF复合膜Tp DTH/CPAN,其具有强的化学稳定性,并通过调控反应中添加不同的布朗斯特酸(B酸),不同的置换单体以及不同含量高分子聚合物对膜的结构进行调控,具体研究如下所示:(1)选用Tp作为油相反应构筑单体,DTH作为水相反应构筑单体在改性聚丙烯腈(CPAN)多孔超滤膜上进行界面聚合反应制备了稳定性良好的Tp DTH/CPAN复合膜材料。通过添加4种类型的B酸(乙酸AA、正己酸NHA、正辛酸NOA、正癸酸NDA)对成膜反应速度进行调控,最终在以NOA为催化剂时获得了平均孔径分布在2.54 nm左右的COF复合膜,染料分离实验显示,Tp DTH COF的孔道结构可作为水通道且具有孔道筛分的作用,水通量为29.51 L/(m~2·h·bar)。(2)选用两种不同结构的小分子COF构筑单体三聚氰胺(Me)或水合肼(Hz),使用合成后单体置换的方式,在以NOA为催化剂制备好Tp DTH/CPAN复合膜后,用Me或Hz置换原本的胺构筑单体DTH。通过调控合成后置换单体的浓度,对膜的孔结构、亲水性以及染料截留性能进行研究。当Me的浓度为DTH等效-NH2基团的6倍时,成功制备了平均孔径分布在1.6 nm左右的Tp DTH@Me(6)/CPAN复合膜,其对考马斯亮蓝-R250截留率达到98.72%,水通量为30.24L/(m~2·h·bar)。当Hz浓度为DTH等效-NH2基团的4倍时,成功制备了孔径分布在1.4 nm左右的Tp DTH@Hz(4)/CPAN复合膜,其对考马斯亮蓝-R250截留率大于99%,对刚果红与铬黑T的截留率大于95%,且水通量为27.22 L/(m~2·h·bar)。由于Tp DTH@Hz(4)/CPAN表面分离层的孔径相对Tp DTH@Me(6)/CPAN更小,所以具有更好的截留效果。(3)合成了含有高分子链段结构聚乙二醇(PEG-400)的聚合物构筑单体DTH-400,并在采用DTH、DTH-400、Tp三组份界面聚合的方式,制备含有PEG-400的Poly DTH-400X/CPAN复合膜,实验中探究了DTH-400与DTH的添加比例对膜的机械性以及分离性能的影响。实验结果表明,高分子链的引入有效的缩小了分离层COF的孔径,同时高分子链段具备的柔韧性提高了膜的机械性能,使膜具备更好的稳定性。当DTH-400与DTH添加的物质量之比为1:2时,制备的高分子聚合物膜Poly DTH-4001/3/CPAN性能最佳,对考马斯亮蓝-R250的截留率大于99%,纯水通量为25L/(m~2·h·bar)。
其他文献
塑料及塑料制品的大规模使用,给人类社会带来了极大的便捷,同时塑料废弃物长期积累导致的白色污染和海洋微塑料问题已经严重影响了人类社会的生存环境。在众多缓解措施中,开发可生物降解聚合物替代石油基聚合物被认为是最理想的方法。聚碳酸丁二醇酯(PBC)具有优异的力学性能和降解特性,在全生物降解高分子领域具有广泛的应用前景。针对PBC结晶速率慢和熔点低的性能缺陷,本论文提出采用纳米粒子增强和共混的策略对PBC
学位
我国煤炭矿藏丰富,其中褐煤占有13%,开发褐煤转化技术前景广阔。褐煤中高含量的水、氧和无机矿物质极大地阻碍了其在焦化和气化等传统工业过程中的应用。因此,通常将其作为劣质燃料直接燃烧,不仅污染环境,而且浪费资源。然而,褐煤具有较高化学活性和反应性,可用作直接液化的合适原料。CO气氛下的水热液化,通常被认为是褐煤直接液化的一种有前途的替代技术。本文通过密度泛函理论研究了水热条件下非催化与典型催化剂水煤
学位
紫穗槐(Amorpha fruticosa L.)又名棉槐、棉条、紫槐,为豆科紫穗槐属,多年生丛生灌木。由于紫穗槐生长速度快、根系发达、蛋白含量高,多用于公路护坡、园林绿化和家畜饲料。紫穗槐适应性好,抗逆性强,有很大的社会需求。其成长速度及品质影响着其应用,本研究为了解施肥紫穗槐生长发育规律的影响,筛选出单独施肥的最佳浓度,为紫穗槐人工育林提供理论支撑及技术指导。本试验采用了氮磷钾3因素3水平单独
学位
烟草是世界范围内主要的经济作物,全球每年烟草种植超过3000万亩,我国是烟叶生产和消费大国,烟叶种植面积和烟叶产量均居世界第一位,烟叶生产也涉及千家万户的利益和国家税收,但是烟草病毒病会导致烟草的大量减产和质量降低,造成巨大的经济损失,马铃薯Y病毒(PVY)便是烟草病害的来源之一。以往研究中,在PVY抗源材料烟草VAM中过表达Va基因,转基因植株丧失了对PVY的抗性,表明烟草中的Va基因决定了烟草
学位
天花粉为葫芦科植物栝楼(Trichosanthes kirilowii)或双边栝楼(Trichosanthes rosthornii)的根,为清热泻火类药物,具有很高的临床药用疗效,但在市场调查中发现天花粉基原复杂,与同科属其他物种存在混用现象,为保证安全用药,本研究主要探讨将DNA条形码技术用于天花粉(Trichosanthis radix)成分的分析,对中药材天花粉混伪品进行鉴定,为市场中流通
学位
金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)是一种常见的人类病原体,可导致多种社区获得性或医院获得性感染,从轻微的皮肤性感染到菌血症等严重疾病。金黄色葡萄球菌之所以能够造成宿主广泛的感染,主要是由于金黄色葡萄球菌拥有一系列与致病相关的毒力因子,包括粘附性因子、免疫逃逸因子、蛋白酶以及毒素等。为了适应不断变化的环境条件,金黄色葡萄球菌进化出了相当复杂的调控系统,及时调控毒力因子,包括
学位
报纸
工业化的快速发展为国家经济水平提升提供了巨大的推动作用,但是在这一过程中也引发了严重的环境污染问题,为了改善这一问题,环境监测技术受到越来越多人的关注。环境监测技术主要用来有效判断环境污染种类及程度等相关环境信息,为城市建设以及现代可持续发展理念的进步提供促进作用。本文以环境监测与环境监测技术的发展作为研究对象,在查阅大量相关文献以及结合以往工作经验的基础上,对我国环境监测与环境监测技术发展成效及
期刊
β-咔啉生物碱是天然吲哚生物碱与合成吲哚生物碱中的一大类群。很大一部分β-咔啉生物碱分布在自然界,在多种植物和海洋动物以及人体中都含有β-咔啉生物碱。β-咔啉生物碱有重要的药理作用和治疗价值,在对病毒、惊厥、焦虑、肿瘤、细菌等方面都表现出优异的拮抗活性,其中抗肿瘤活性尤为显著,因此备受药物学家及化学家们的广泛关注。考虑到需求的增加,我们研究如何利用其结构多样性,生物和药理活性,降低其潜在风险并开发
学位
前庭性偏头痛(VM)属于临床常见疾病,长期以来,由于VM概念、诊断标准不统一,其发病机制不明确,也缺乏多中心大样本的随机对照研究,当前人们对VM的认识还不够全面。VM与偏头痛一样,当前尚不明确其发病机制,流行病学显示女性多于男性。检验技术、神经影像技术及电生理技术提供了理想的手段来研究VM的发病机制,当前该病的发病机制假说较多,但任何一种假说都不能单独完全阐述VM的所有症状。VM要重点与梅尼埃病、
期刊