FE304/PSF杂化膜过滤性能及其在吸附除磷中的应用

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangyilong
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
超滤膜广泛应用于水处理、食品加工、医疗等领域的分离和纯化过程,而膜材料是影响超滤膜应用性和功能性的关键。为弥补常规单一有机和无机膜材料的不足,有机-无机杂化形成的复合基质膜成为膜材料领域的研究热点之一。本研究将四氧化三铁(Fe3O4)纳米颗粒投加至聚砜(PSf)铸膜液中,通过非溶剂诱导相转移(NIPS)方法制备了不同Fe3O4掺杂量的PSf杂化膜(Fe3O4/PSf),考察了Fe3O4掺杂量对杂化膜结构及过滤性能的影响,以及高掺杂量下杂化膜所具有的磷吸附性能。  分别采用化学共沉淀法(chemical co-precipitation method)和水热法(solvothermal method)制备了Fe3O4纳米颗粒,两者均具有典型的Fe3O4晶体特征,但微观结构差异显著。透射电子显微镜下观察到实验制得的co-precipitation-Fe3O4粒径为10nm左右,小于solvothermal-Fe3O4,但前者由于团聚现象导致其在溶剂中的分散性较差,所形成的聚集体粒径约为825nm,反而大于分散性相对良好的so-Fe3O4。不同方法制得的Fe3O4会引起Fe3O4/PSf杂化膜形貌结构的差异,主要表现在:少量Fe3O4的引入能增加膜断面指状孔结构,且随投加量提高,指状孔孔道更加开阔;加入co-Fe3O4对膜断面指状孔形成影响更显著。加入Fe3O4后,杂化膜孔隙率显著提高,并且投加量为1%和8%时,膜表面平均孔径增大,结构上的变化使得杂化膜具有更小的过滤阻力,过滤通量显著提升。当co-Fe3O4掺杂量为8%时,杂化膜在0.1MPa下的纯水通量达到663L/m2·h,是未掺杂PSf膜的2倍,是掺杂相同量so-Fe3O4的杂化膜的1.1倍。但Fe3O4的引入对膜表面的亲疏水性影响并不明显,投加量为1%有最小接触角值(71°),4%时有最大接触角值(85°),并且Fe3O4制备方法和投加量对其影响不大,表明杂化膜仍呈现较强的疏水性特征。因此在过滤0.3g/L牛血清蛋白溶液时,通量在40min内下降幅度最高达到30L/m2·h,并且经水力反洗后,纯水通量最高仅能恢复至初始通量的21%。掺杂少量Fe3O4纳米颗粒虽然能够获得高通量PSf杂化膜,但是其抗污染性能并未得到改善,而Fe3O4制备方法虽然对Fe3O4/PSf杂化膜的微观结构有一定影响,但在应用性能上并未表现出明显差异。该杂化膜更适用于污染负荷相对较低的饮用水处理。  当co-Fe3O4掺杂量提高至60%、100%、120%时,杂化膜指状孔结构更加发达,孔道更加开阔,在0.1MPa下纯水通量最高可以达到785L/m2·h。通过摇床实验考察了杂化膜对水中磷酸盐的吸附性能。由于杂化膜中对磷有吸附作用的是暴露在外的Fe3O4,随着Fe3O4掺杂量的增加,杂化膜对P平衡吸附量升高。当初始磷酸盐浓度为50mg/L(以P计)时,120%-Fe3O4/PSf的平衡吸附量为0.6281mg-P/g(干重)。该吸附过程可在3h内达到平衡,可用准二级动力学模型拟合,吸附等温线符合Freundlich方程。通过0.01mol/LNaOH溶液可对吸附磷酸盐进行有效解吸。以120%-Fe3O4/PSf超滤膜过滤磷酸盐浓度为1mg/L(以P计)的溶液,在通量为87L/m2·h时进行循环吸附,经3h基本达到吸附平衡,平衡吸附量为0.1719mg-P/g,与摇床实验相比,过滤吸附不仅能改善吸附过程的传至速率限制,而且能使溶液与膜孔中的Fe3O4充分接触,提高吸附容量。实验制得的高掺杂量Fe3O4/PSf杂化膜可用于水中低浓度磷的去除及回收。
其他文献
热水器内胆所采用的低合金釉化钢,在釉化烧结过程中,由于烧结温度较高(800℃~900℃),使其屈服强度显著下降。为了保证该钢材的使用安全性,需增加钢板的厚度来确保使用的强度的要求
请下载后查看,本文暂不支持在线获取查看简介。 Please download to view, this article does not support online access to view profile.
期刊
手性螺旋取代聚炔由于其独特的二级结构、手性放大效应以及显著的光学活性受到广泛关注。炭材料特别是多孔炭材料由于具有多孔性、高比表面积、化学性质稳定等特质,使其应用广泛。鉴于此,从螺旋聚炔出发设计制备具有新型结构的光学活性炭基杂化材料就彰显出了其重要的意义。本文主要研究内容如下:1、将手性螺旋取代聚炔与还原氧化石墨烯泡沫(RGO-foam)相结合制备了手性3D多孔杂化泡沫。首先通过氧化石墨烯化学还原自
今天,首批28家上市企业在深交所上市,你们肩上的责任非常重大。因为上市以后,你们的企业就变成了公众公司。资本市场的基石,就是上市公司。第一,上市公司首先要转变观念,特别
这是一枚风砺石,是戈壁的精英,大风的杰作。白色的玉石前站立着一介书生。一袭长衫,两袖清风,满腹经纶。寒土穷儒,无权无势无银,几乎一无所有。尚可称之为属于他的,唯有些许
期刊
Laves相伪二元RR’Fe2 (R. R’为稀土元素,群R≠R’)合金具有室温大磁应变、低磁晶各向异性等特点,可广泛应用于传感器和驱动器等领域。其中,SmNdFe系具有最大的负磁应变系数
分别作为典型的一维和二维的碳纳米材料,碳纳米管(CNTs)和石墨烯(graphene)因其特殊的结构和优异的力学、电学、热学和光学性能,受到广泛的关注。CNTs和graphene基纳米杂化材
糖蜜废水厌氧出水是一种高化学需氧量(COD)、高色度的有机废水,属于处理难度较大的废水。本文研究和对比了水解酸化与好氧处理联用技术、活性炭吸附、硅藻土过滤、电絮凝技术
请下载后查看,本文暂不支持在线获取查看简介。 Please download to view, this article does not support online access to view profile.
期刊
北京大学中国画法研究院着力推出的北京大学中国画法研究院“众芳文存”丛书(第一辑)近期由北京大学出版社出版发行,并于12月28日在北京大学百年纪念讲堂举行了丛书发布会与