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1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：編號(hào)：河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文SiO2/f-MWCNTs/PMIA中空纖維納濾膜制備及其性能研究論文作者：楊彬?qū)W生類別：全日制學(xué)科門類：工學(xué)學(xué)科專業(yè)：化工過程機(jī)械指導(dǎo)教師：張少峰職稱：教授資助基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金，編號(hào)：21476248DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemicalProcessEquipmentSTUDYONPREPARATIONANDPROPERTIESOFSIO2/F-MWCNTS/PMIAHO
2、LLOWFIBERNANOFILTRATIONMEMBRANEbyYangBinSupervisor:Prof.ZhangShaofengMay2017ThisworkwassupportedbytheNationalNatureScienceFoundationofChina.No.21476248.摘要納濾作為一種新型高效膜分離技術(shù)，受到廣泛膜工業(yè)領(lǐng)域?qū)W者的關(guān)注。當(dāng)前直接以相轉(zhuǎn)化制備的納濾膜普遍存在滲透性能較差。所以本文以提高納濾膜滲透性能和抗污染能力為目標(biāo)，對(duì)新型納濾膜進(jìn)行改性，并對(duì)改性納濾膜進(jìn)行系統(tǒng)性的研究。本研究以聚間苯二甲酰間苯二胺（PMI
3、A）為制膜原材料，選擇合適添加劑，采用干噴濕紡技術(shù)，浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法制備了f-MWCNTs/PMIA中空纖維納濾膜和SiO2/f-MWCNTs/PMIA中空纖維納濾膜。并得到以下結(jié)果：（1）考察了膜材料濃度、無機(jī)添加劑氯化鋰、有機(jī)添加劑丙酮與聚乙烯吡咯烷酮的濃度和蒸發(fā)溫度對(duì)所制納濾膜的結(jié)構(gòu)和滲透性能的影響。通過對(duì)鑄膜液的組分構(gòu)成和比例以及制膜工藝的研究，制備了不同結(jié)構(gòu)及性能的納濾膜，并選擇合適的鑄膜液配比，為改性納濾膜的制備提供理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。（2）采用FE-SEM、AFM、動(dòng)態(tài)接觸角、Zeta電位、水分測(cè)定儀和拉伸試驗(yàn)，對(duì)不同種類和不同含量的功能化多
4、壁碳納米管改性納濾膜的結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行表征，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，功能化多壁碳納米管的添加，共混納濾膜微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化、膜表面粗糙度降低、親水性能提升、表面電勢(shì)增強(qiáng)，并且改性膜的強(qiáng)度得到提升。通過對(duì)所制膜進(jìn)行純水、中性溶質(zhì)和無機(jī)鹽截留測(cè)試實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明當(dāng)鑄膜液中添加適量功能化碳納米管顯著提升了納濾膜的水通量，減小了膜皮層孔徑，對(duì)無機(jī)鹽的截留也有所提升，對(duì)二價(jià)鹽的截留明顯高于一價(jià)鹽。當(dāng)添加羧基化碳納米管的含量為0.1%時(shí)，改性納濾膜的平均有效孔徑為0.681nm，10bar運(yùn)行壓力下，純水通量可達(dá)到61.1L/(m2·h)，對(duì)硫酸鈉的截留率為80.7%。并對(duì)
5、NFM-0和NFM-2進(jìn)行了染料的去除實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：改性納濾膜對(duì)陰離子型的染料截留效果良好，通量下降幅度明顯低于PMIA基膜。（3）通過添加不同含量的親水性SiO2納米粒子，研究其對(duì)f-MWCNTs/PMIA納濾膜的結(jié)構(gòu)及性能影響。通過FE-SEM、AFM、動(dòng)態(tài)接觸角、孔隙率對(duì)納濾膜進(jìn)行了表征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加適量的SiO2能夠抑制大孔結(jié)構(gòu)的形成，同時(shí)增加膜皮層厚度，降低膜表面粗糙度，增強(qiáng)膜表面親水性。在對(duì)改性膜進(jìn)行滲透性能測(cè)試研究中發(fā)現(xiàn)，隨著SiO2含量的增加，水通量隨之增加，而膜表面平均有效孔徑先減小后增加，對(duì)無機(jī)鹽的截留率呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)。
6、（4）利用200mg/L的牛血清蛋白溶液對(duì)NFM-0、NFM-2和NFM-6進(jìn)行抗污染能力測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加適量功能化多壁碳納米管和親水性SiO2納米粒子可I以增強(qiáng)膜表面與BSA之間的靜電排斥效應(yīng)；增強(qiáng)膜表面親水性，形成一層水層阻礙了污染物的吸附；降低膜表面粗糙度，降低了污染物在膜表面堵塞，從而增強(qiáng)了納濾膜的抗污染能力，水通量恢復(fù)率由84.8%提高到96.1%和97.9%。關(guān)鍵詞：納濾；干噴濕紡；功能化碳納米管；二氧化硅；抗污染IIAbstractAsanewtypeofhighefficientmembraneseparationtechnol
7、ogy,nanofiltration(NF)hasbeenpaidmoreandmoreattentionbyscholarsinthefieldofmembranetechnology.ButNFmembranepreparedbyphaseinversionhasthepoorpermeability.Inordertoimprovethepermeabilityandantifoulingabilityofnanofiltrationmembrane,thenewnanofiltrationmembranewasmodifiedandthemod
8、ifiednanofiltrationmembranewasstudiedsystematic
