题名 | 新型聚苯胺导电 膜制备及其在水处理中的应用研究 |
作者 | 王昆朋
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答辩日期 | 2019-06
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文献子类 | 硕士
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授予单位 | 中国科学院生态环境研究中心
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授予地点 | 北京
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导师 | 王军
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关键词 | 导电膜 聚苯胺 超滤 膜 抗污染 电化学 膜 过滤
c Onductive Membrane Polyaniline, u LtraFiltration.Membrane , Anti Fouling , e Lectrochemical Membrane Filtration.
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学位名称 | 工学硕士
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其他题名 | Fabrication of novel conductive polyaniline membranes and their application in water treatment
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学位专业 | 环境工程
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英文摘要 | 膜分离 技术具有 处理效率高、 占地面积 小、 操作 简单 等优势 在缓解 水污染和 水资源 短缺问题 上发挥着 重要作用。 然而 膜污染 仍然 是制约传统膜技术广泛应用的主要因素 。 基于此, 开发新型的导电膜材料, 将 电化学与膜技术 进行 耦合以赋予膜新的功能(如抗污染、电化学降解等) 对于 拓宽膜技术在 水处理 领域的 范围 具有 重要的意义 。
本文主要基于导电聚合物 聚苯胺 PANI ),分别采用非溶剂致相转化 NIPS和 真空辅助层层自组装技术 制备了两种新型 的 导电膜, 在分析 膜性能的基础上,将 电化学与膜技术结合,考察了电化学作用下膜的抗污染性能 以及 对污染物的降解 效果 等 。主要 结论 如下
1、利用 NIPS 技术 制备了聚苯胺导电 超滤 膜,并考察了 其 在水处理应用中电辅助抗污染效果。结果表明 ,聚苯胺 具有良好 的成膜性能,经过 十二烷基苯磺酸掺杂后,聚苯胺膜 呈现出 良好的导 电 性能, 电导 率 达 2.2 × 10 2 S/m 膜的纯水通量和切割分子量分别为 15.5 L/ m 2 ·h·bar 和 60 .0 kDa (以葡聚糖计 。 采用 牛血清蛋白 作为 目标污染物,对膜的抗污染性能 进行 研究 发现 ,施加 负偏压 后, 可 显著缓解膜通量的下降 。 膜表面污染层形貌 分析 表明 施加电压有利于膜表面形成更加疏松的污染层结构。 进一步采用 X DLVO 理论 对膜 与污染物之间的 作用力 进行分析 发现 ,施加电压能够 提高 膜 表面 的 相对电势, 增强 膜 对污染物的排斥力 。由此 可见,本研究制备的新型聚苯胺导电膜,通过施加电压可有效排斥污染物在膜表面的沉积,从而缓解膜通量的 下降 。
2、 为 进一步提高膜的导电性能 ,采 用 真空 辅助 层层 自 组装 技术制备了PANI CNT 导电 超滤 膜 并考察了 电化学 膜过滤对污染物的 降解效果和 电辅助抗污染效果。通过 对比 导电膜的电导率、孔径分布、渗透 通量 、电化学性能确定本研究 的最佳 自组装层数为 10 层 在该自组装 层数下制备的 导电膜 电导率 为732 .0 S/m ,平均孔径 为 72 .0 nm ,纯水通量 为 596 .6 L/ m 2 ·h·bar 。 对 膜的 稳定性 进行 评价 发现,该膜表现出优异的机械稳定性、电化学稳定 性 以及 化学稳定性。 对亚甲基蓝( MB 、甲基橙 ( 、苯酚 Ph O H 三种模式污染物 的 降解实验 表明在 施加 2.5 V 槽压,过滤速度 3 .0 mL/min 时, 该 导电膜 对 MB 、 MO 、 Ph O H 的去除率可达 94.9% 、 96.1% 、 95.6% 远高于传统的电化学氧化过程。 采用 腐 植 酸为 目标污染物,对膜的抗污染性能进行 分析发现, 施加 负偏压 可有效 缓解膜污染通量恢复率 从 63.3 提高到 78.0 。
综上,本研究 所制备的 聚苯胺 导电膜在电化学辅助作用下 可以 有效缓解膜污染 发生 进一步 增强其导电性后膜表现出良好的电化学污染物降解功能。 本研究为 聚苯胺 导电聚合物 在水处理领域的应用 以及开发新型的多功能分离膜提供了崭新的思路。 |
语种 | 中文
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页码 | 96
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内容类型 | 学位论文
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源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/42323] |
专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室
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推荐引用方式 GB/T 7714 |
王昆朋. 新型聚苯胺导电 膜制备及其在水处理中的应用研究[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2019.
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