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
答辩日期2019-06
文献子类硕士
授予单位中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师王军
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.
学位名称工学硕士
其他题名Fabrication of novel conductive polyaniline membranes and their application in water treatment
学位专业环境工程
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
页码96
内容类型学位论文
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
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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