论文部分内容阅读
染料废水严重危害生态环境。染料废水中通常含有大量的无机盐,因此,染料废水的处理与回收利用与无机盐的脱离密切相关。尽管纳滤膜在处理含盐染料废水时,对一价盐和低分子量有机物具有较好的分离效果,但纳滤对二价盐的截留率依然较高。为此,本文基于实验室多年的研究基础,研究开发溶剂蒸发法制备新型有机无机杂化膜,旨在通过将无机纳米片层材料均匀涂覆于有机膜表面,提高膜的传递通量,并对二价盐与染料具有良好的分离效果。本文的研究内容如下: 1)改性水滑石及其杂化复合膜制备及脱盐性能研究 论文采用硝酸镁和硝酸铝的混合溶液与碱反应制备水滑石(LDH),并在超声条件下将其剥离成片层;采用反向原子转移自由基聚合(RATRP)方法将对苯乙烯磺酸钠(PSS)接枝到水滑石表面,随后利用溶剂蒸发法将LDH和LDH-PSS依次涂覆在聚丙烯腈(PAN)基膜表面,通过溶剂蒸发法制备LDH/LDH-PSS复合膜。 对复合膜进行一系列的结构与性能表征,结果表明:复合膜的接触角都在60°以下,具有亲水性;复合膜纯水通量随着水滑石层数的增加而降低,最高达到14.5 L m-2 h-1 bar-1;对其它无机盐的截留率较低,保持在20%以下,然而复合膜对硫酸镁的截留率较高,达到60%左右;复合膜对活性黑5的截留率高达96.4%。 2)改性埃洛石纳米管/氧化石墨烯复合膜制备及脱盐性能研究 论文采用改进的Hummers方法制备氧化石墨烯(GO),并在常温下分别用氢氧化钠和盐酸处理来制备(PRGO);常温下聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)修饰埃洛石纳米管(HNTs)以提高其分散性。将PRGO、HNTs-PSS和PVA溶液混合后涂覆到PAN基膜表面上,用溶剂蒸发法制备PRGO/HNTs-PSS复合膜。在溶剂蒸发过程中混合材料通过毛细管作用形成三明治结构,埃洛石纳米管在基膜与PRGO片层的中间,为水分子的提供了持续的通道。 对制备的复合膜进行一系列性能表征,结果表明:PRGO/ HNTs-PSS复合膜的纯水通量随着埃洛石纳米管含量的增加而增加,最大纯水通量达到8.8L m-2 h-1 bar-1;对活性黑5的截留率较高,最高达到97.9%,而膜对的二价盐的截留率不高于28%,呈现了较好的染料与无机盐分离效果。 本文研究开发的上述有机无机杂化膜制备工艺,将无机材料直接涂覆到有机基膜的表面,制备工艺简便,杂化膜性能良好。并且三明治结构的PRGO/HNTs-PSS复合膜具有良好的透盐性能,这为工业上高浓度盐的染料废水的分离及染料的纯化提供了一个方向。