氧化石墨烯改性双面正渗透膜的表征与抗污染研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:xutao6310794
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
正渗透(Forward Osmosis,FO)作为目前膜分离技术研究领域的热点在高盐水零排放、海水淡化综合利用以及垃圾渗滤液处理等领域的技术优势已初见端倪。而内浓差极化(ICP)仍然是FO进一步推广的技术障碍之一,双面聚合的方法被认为是减缓FO工艺内浓差极化的有效手段。本课题研究内容是采用商业聚醚砜(PES)微滤膜作为基底膜,通过聚乙烯醇(PVA)交联聚合+界面聚合的方式改性微孔滤膜使其具备脱盐功能。在此基础上通过PVA中掺杂氧化石墨烯(GO)进行涂覆层改性,使FO膜的结构趋于完整,性能趋向稳定,同时在一定程度上提升膜的水通量、抗污染等特性。实验中制备的双面正渗透膜分别采用标准测试方法和模拟污染物进行正渗透膜参数测定,以膜的截盐率、结构参数、水通量、盐通量等重要参数对FO膜进行综合评价。首先,对基底膜正反两面分别进行界面聚合和PVA交联聚合,探究所制备的双面正渗透膜(S-PVA膜)的结构构型、活性层表面微观形貌以及正渗透过程中的运行效能。实验结果表明:经过涂覆,S-PVA膜表面仍然观测到明显的膜孔;PVA涂覆层的粗糙度要小于界面聚合层。同时膜的润湿性测试显示,PVA涂覆层的亲水程度显著增加,而界面聚合层的亲水程度则下降明显。膜的正渗透测试中分别采用AL-FS模式(活性层对着原料液一侧)和AL-DS模式(活性层对着汲取液一侧),两种模式下均在PVA涂覆液浓度为0.4wt%时达到最大水通量,分别为17.01LMH(AL-FS)和23.95LMH(AL-DS),此时的盐通量分别为6.3g MH(AL-FS)和9.9g MH(AL-DS);而在涂覆液浓度为0.8wt%时,有最大的截留污染物值分别为乳化油(W-oil)94.8%、牛血清白蛋白(Bovine serum albumin,BSA)93.6%、海藻酸钠(Sodium Algiante,SA)95.86%。其次,针对S-PVA膜初步改性后截盐率不高和稳定性不足的问题,采用PES基底膜正反两面均做PVA涂覆,进一步在正面做界面聚合。实验结果表明:因为有了PVA交联网络对微滤膜表层大孔隙孔洞的填充,对在其上生成的聚酰胺层起到很好的支撑,使得聚酰胺活性层较S-PVA膜在均匀性上有大幅的提升,结构更加完整致密,表面也更加光滑,同时聚酰胺一侧的润湿性测试表明,PVA涂覆缓解了聚酰胺本身带来的疏水特性。膜的正渗透测试中,AL-FS模式与AL-DS模式两种模式下水通量也维持在17LMH和25LMH,与S-PVA膜相当,但盐通量的波动小于S-PVA膜,表明膜的稳定性要明显优于S-PVA膜。最后,在前两者的基础上对膜的制备工艺进一步优化,在交联液PVA中掺杂GO再进行如D-PVA过程涂覆,并对该膜(D-PVA/GO膜)的结构性能、运行效能等进行综合探究。实验结果表明:GO的掺杂有效的改善PVA涂覆效果,使得膜表面生成的PVA/GO交联网络更加致密,基本能有效掩盖微滤膜表面孔隙,同时保证PVA交联液不向膜内深处渗透,减少膜孔堵塞引起的传质阻力。测试数据表明:GO掺杂于PVA中交联能够增加膜的水通量,在所探究的GO掺杂浓度范围内,D-PVA/GO膜较D-PVA膜水通量最高提升23.8%,对盐的截留率可达98.5%,对污染物W-oil、BSA、SA的截留率也得以提升分别能达到99.3%、98.9%、99.0%。膜的结构参数也较前两种膜波动区间更小,这表明随着GO的掺杂及改性过程的完善,膜的结构更加稳定,使该膜在缓解浓差极化、提升抗污染性能等方面有了明显的提高。总之,通过双面改性的方式制备的正渗透膜在水通量和盐返混方面均能实现较高的性能,而PVA涂覆液通过GO的掺杂,所制备的D-PVA/GO膜在稳定性、水通量和截盐率都保持较高的状态,其中抗污染能力较前两者有明显的提升。研究结果表明,GO改性双面FO膜有望在实际应用中改善目前商品FO膜的一些不足。
其他文献
按照传统的“酸性场致溶解”理论,多孔阳极氧化钛纳米管(Porous Anodic Titania Nanotubes, PAINT)只能在含氟离子的酸性电解液中生成;而在不含氟离子电解液中只能生成壁垒型的氧化钛(Barrier Anodic Titania, BAT)薄膜。传统理论认为孔道的产生和加深是“酸性场致溶解”引起的,但是“酸性场致溶解”理论不能解释六方晶胞、半球形底部、圆柱形纳米孔道和纳
山东罗山金矿是我国的大型金矿之一,每年产生大量的尾矿。尾矿粉尘遇风容易飞扬,遇水容易流失,对环境造成很大破坏。从尾矿中回收绢云母不但可以减轻尾矿对水资源、空气和周
大谷光瑞是日本近代佛教家、探险家,以组织所谓亚洲“内陆探险”为世人所熟知,一生长期在华渗透.大谷光瑞在我国台湾的活动及其与台湾的关系,总体上分为几个方面:以1914年开
二战结束后,国民党当局确定了“外宣托管,内行收复”的琉球政策.1949年,国民党当局败退台湾后,琉球问题已经不是其对外关系的重点,但其在琉球归属问题上始终秉持收复原则.为
为满足电子通信、雷达隐身器件日益高频化对微波吸收材料的新要求,急需开发高饱和磁化强度的磁性微波吸收材料。而其中的关键因素为提高吸波材料介电常数和磁导率,同时保持好的
目的:细菌感染特别是耐药性细菌感染引起严重的卫生健康问题,造成巨大的医疗和经济压力。其中耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)是较常见的致病菌,可以导致脓毒症和急性心内膜炎等疾病。目前,临床上对细菌感染的诊断主要是通过血液检查和组织切片,这非常耗时,而且是侵入性的,因此发展一种可快速检测体内细菌感染并对其进行治疗的方法,有着重要意义。方法:在本课题中,首先合成二氧化硅纳米颗粒(SiO_2 NPs),
制革废弃物中含有大量的胶原蛋白,它是宝贵的生物质资源和良好的功能性材料,胶原纤维作为一种天然的生物高分子材料,不仅具有良好的物理机械性能、吸水性能和耐老化性能,而且胶原
推动粤港澳大湾区发展为世界级一流湾区,必须坚持绿色发展、生态保护的原则.绿色设计是启动绿色发展的第一杠杆,通过对绿色设计制约因素与外延的梳理,结合广东的实际发展情况
本文以Ti、Al、C粉为原料采用反应烧结法制备Ti3AlC2材料,研究烧结工艺参数(包括烧结温度、不同Al含量、保温时间)对试样的纯度及气孔率的影响。利用X-射线衍射物相定量分析测
医患信任是当前社会热点问题.文章利用中国综合社会调查数据(CGSS 2011)和台湾地区社会变迁调查数据(TSCS 2011),从制度与文化的视角,考察了海峡两岸患者对医生的信任水平及