纳米碳材料/聚酰胺反渗透复合膜的制备与表征
反渗透是目前海水淡化和苦咸水脱盐最经济的技术之一,它的发展较为成熟。随着反渗透技术的进一步发展,人们对反渗透膜提出了更高的要求,希望研究制备出通量更高、选择性更好、能耗更低的新型海水淡化反渗透复合膜。纳米材料以其独特的性能成为了近年来的研究热点,碳纳米管和纳米碳粉是由同一种元素组成的不同微观结构的两种纳米材料,碳纳米管以其独特的准一维结构在很多领域都得到了应用。本论文旨在将商品碳纳米管改性,并将原始碳纳米管、改性碳纳米管和商品纳米碳粉分别通过油相或水相添加至聚酰胺反渗透复合膜中以改善聚酰胺反渗透复合膜的性能。
限制碳纳米管应用的最大问题是它的溶解分散性,由于碳纳米管长径比大,比表面能高,同时具有巨大的分子量,极易团聚,严重影响了它在溶液或复合材料中的分散性。但碳纳米管碳碳键具有一定反应活性,可以通过进一步处理,使碳纳米管活性进一步提高。本文选取共价修饰法对多壁碳纳米管进行化学改性,首先酸处理多壁碳纳米管,然后分别与氯化亚砜和乙二胺反应,得到连有酰氯基团或氨基基团的改性碳纳米管,并对改性纳米管进行了表征。采用扫描电子显微镜对获得的两种改性碳纳米管进行了形貌表征,通过傅立叶红外光谱确定了改性基团的存在,从热重分析对改性结果进行了定量表征,X射线衍射分析证实了改性后碳纳米管结构的完整性未遭破坏。
分别将商品碳纳米管、酰氯化碳纳米管、氨化碳纳米管及纳米碳粉四种纳米材料在制膜过程中通过油相或水相添加到聚酰胺的表面薄层中,通过这种纳米粒子掺杂的方法对聚酰胺反渗透复合膜进行改性。膜测试结果显示改性使膜通量得到大幅提高,分别从原来的8.58 L／h·m2提高到23.17 L／h·m2、26.26 L／h·m2、26.52 L／h·m2和45.20 L／h·m2。通过扫描电子显微镜观察了反渗透复合膜的表面结构,结果表明膜的表面呈峰谷结构,加入纳米材料后膜的表面粗糙度增加。
海水淡化;反渗透复合膜;纳米碳材料;聚酰胺;制备方法;表面结构
中国海洋大学
硕士
海洋化学
高从堦
2011
中文
P747.5
68
2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）