一、CTP复合膜电渗析输送金属离子机理探讨(论文文献综述)
王星凯[1](2021)在《Na2S2O3硫化废酸中Cu2+的反应行为及双极膜电渗析工艺的研究》文中进行了进一步梳理冶炼烟气制硫酸工艺中会产生大量的含有Cu、Fe、As、Zn、Pb等重金属元素的废酸。目前,硫化沉淀法因其具有去除率高、操作简单、成本低廉而被各大工厂广泛地应用。硫化过程常用的硫化剂主要有Na2S与Na2S2O3,由于废酸的酸度较大,利用Na2S处理金属离子会产生大量的H2S气体,会对环境与操作人员构成严重的威胁,而Na2S2O3作为硫化剂处理废酸,其反应温和可控,利于实施不同离子的分步沉淀分离,最大限度做到资源的循环利用。但是Na2S2O3作为硫化剂处理铜离子等金属离子的反应途径还不够清晰,常常导致硫化剂加入量、反应终点等不易掌握、向系统中引入杂质Na+污染硫化体系等问题,反应的主要因素的影响规律也不够系统完善。为此,本论文以Na2S2O3硫化Cu2+的反应过程为探针反应,首先通过热力学计算与动力学实验数据,推断Na2S2O3硫化反应可能的反应途径,并以此判断提出增进硫化过程反应速率的对策,为提高废酸中不同金属离子硫化效率、实现精准分步硫化提供理论及实验依据,并提出利用双极膜生产溶解态的H2S2O3用于处理废酸中的金属离子。具体的工作内容与主要结论如下:(1)通过热力学相关计算、实验现象以及产物分析,论文提出Na2S2O3与Cu2+的四种反应途径,通过设计验证实验以及动力学行为分析最后确定Na2S2O3与Cu2+硫化反应体系中包括Na2S2O3与Cu2+直接发生硫化反应的主反应以及Na2S2O3与H+的歧化副反应。Cu-S-H2O的电位-p H关系图与实验均表明,硫化体系中会产生S与Cu S沉淀,在实际进行硫化实验时,应依据溶液体系的电位值添加适量的硫化剂将体系控制在Cu S的稳定区以减少单质S的产生。经过实验探究表明,提高反应温度、增加硫化剂投入量与延长反应时间均可不同程度地提高Cu2+的去除率,且三者提高的效率依次减弱,当反应温度为80℃,硫化剂加入摩尔数为理论反应摩尔数的2倍,反应时间为120 min时,Cu2+的去除效果最佳,去除率达到了99.45%。(2)在明确了Na2S2O3与Cu2+在酸性条件下的反应途径后,论文还进行了主反应(硫化反应)与副反应(歧化分解反应)动力学参数的测定实验。测定实验主要采用微分法进行。结果表明,主反应中S2O32-的反应级数为0.988,Cu2+的反应级数为0.700,总反应级数为1.688,主反应的反应活化能为125.61 k J·mol-1;副反应中S2O32-的反应级数为0.56,H+的反应级数为1.25,总反应级数为1.81,副反应的反应活化能为113.94 k J·mol-1。经过分析可知,主反应中S2O32-的反应级数大于副反应中S2O32-的反应级数,从动力学方面定量地证明了增加硫化剂的投入量可以增加主反应的选择性,即提高Cu2+的去除率。主反应的反应活化能大于副反应的反应活化能,同样也证明了提高反应温度可以提高Cu2+的去除率。(3)双极膜电渗析工艺生产溶解态H2S2O3来处理铜冶炼烟气废酸中Cu2+,可以解决Na2S2O3作为硫化剂向体系中引入Na+的问题。经过实验探究,当酸室浓度为1%H2SO4且酸室流量为30 L·h-1,盐室浓度为0.064 mol·L-1(质量百分比浓度为1%)时,电流效率最高达到76.45%且Cu2+的去除率达到4.7%。
康代豪[2](2021)在《聚合物包覆膜电渗析在酸浓缩及钒传输分离中的应用及机理研究》文中研究表明工业生产过程会生成大量废酸以及重金属废水,造成了环境污染和资源浪费,化工废物的安全处置是必不可少的。在支撑液膜(Support Liquid Membranes,SLMs)基础上发展起来的聚合物包覆膜(Polymer Inclusion Membranes,PIMs),因其良好的选择性和稳定性已成为金属离子和小分子物质传输分离研究的热点。本文以废酸及含钒废水为出发点,借助电渗析(Electrodialysis,ED)构型将聚合物包覆膜高选择性和高稳定性的特点以及电场对离子传输和分离的增效作用相互结合起来,以求实现酸浓缩和钒的高效选择性传输。本文考察了PIM膜组成和结构对PIMED性能的影响,研究了不同工艺参数条件对酸浓缩性能以及钒传输分离的影响,同时对PIM膜中钒的传质机理进行了深入分析,主要研究内容和结论如下:选择了三种基础聚合物作为基底,三种离子液体作为载体制备了多种聚合物包覆膜,并通过XRD、FTIR等表征手段对不同聚合物包覆膜进行了初步筛选。结果表明,以三乙酸纤维素(CTA)和聚偏二氟乙烯共六氟丙烯(PVDF-HFP)为基底的聚合物包覆膜成膜状态更好,表面更加均一,其中以PVDF-HFP基底的两种PIM为部分结晶态膜,而以CTA为基底的两种PIM为非晶态膜。在对两种基底的聚合物包覆膜进行交联改性研究中,聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEG-DMA)作为交联剂,发现交联后的PIM膜结晶度得到了提高。将所制备的PIM和电渗析结合,探究了不同基础聚合物对电渗析酸浓缩性能的影响以及不同离子液体对电渗析酸浓缩性能的影响,随后又探究了以Cyphos IL101和Aliquat 336为载体的交联PIM对酸浓缩性能的影响。结果表明,CTA作为基底聚合物,酸浓缩效率要明显优于PVC和PVDF-HFP,其中以CTA为基底聚合物和Aliquat 336为离子液体所制备的PIM酸浓缩效果能达到2.2倍,达到了与商用阻氢膜的阻氢效果,并且膜电阻更低。将以CTA作为基底的聚合物包覆膜与PEG-DMA通过共价键进行化学交联后,膜的结晶度更高,膜更加“致密”,有助于进一步提高离子的传输效率的同时减少质子泄漏。将PIM-ED用于钒分离回收,探究不同基底和载体、电场强度、进料液初始浓度、p H等因素对钒传输的影响。结果表明PVDF-HFP与Aliquat 336的组合在V(V)的传输过程中具有明显优势。在适度的粘性范围内,Aliquat 336占比越大越有利于V(V)的传输。在电渗析辅助作用下,用PIM对V(V)的传输能力显着提升,20 m A/cm2的电流密度下,V(V)的渗透系数由无电场时的0.2μm/s提升到2.2μm/s。研究表明,在酸性硫酸根环境中VO2+与溶液中的SO42-缓慢形成VO2SO4-络合物,通过“载体扩散”和“固定位点跳跃”两种机理在PIM膜中传输,并在适量HSO4-的反萃下,利用阴离子交换机制完成V(V)的提取过程。。在最佳实验条件下,其萃取率和反萃率分别达到92%和91%。在该体系的稳定性测试中表现出了良好的稳定性,V(V)的传输效率在5个循环中一直保持基本稳定。在探究PIM-ED对V(V)选择分离性中发现,体系可以实现钒与镍、钴、锰等金属的分离。
侯郊[3](2020)在《铅锌冶炼高盐废水零排放系统设计改造及应用研究》文中指出随着铅锌冶炼行业日益激烈的市场竞争,铅锌冶炼企业面临相关企业先进冶炼技术封锁和国家环保方面的高标准、严要求,但现有企业废水处理系统仍存在一定的问题,如氟离子、氯离子和钠离子因富集升高而导致管道系统腐蚀和结垢。因此,合理有效的建立高盐废水零排放系统已迫在眉睫。这项高盐废水零排放系统的建立,可有效促进公司生产和经营模式的更新升级,有利于提高公司的废水利用率,促进公司资源利用效率的提升,更进一步提升公司核心竞争力。本论文通过对某公司现有废水处理系统的实地考察和分析,发现该公司废水处理难度大,且地处环境敏感区,废水中的氟离子、氯离子、钠离子因富集升高给企业生产带来一系列的难题。在当前国家提倡的绿色冶金局势下,推动铅锌冶炼高盐废水零排放系统的建设对企业来说是很有必要的。该系统的设计主要集中在设计进、出水水质,设计处理能力,设计工艺流程和主要设备。本文在某公司废水处理系统的基础上,合理控制投资和运行成本,新增离子交换器及配套设施,新增电渗析装置及配套设施,新增蒸发结晶和盐硝分离系统,配套冷却水系统、钢结构厂房,新增设备安装土建基础、地坪硬化,新增项目配套的管路、电气和仪表控制系统,使铅锌冶炼高盐废水零排放系统与该公司早期的废水处理系统能够紧密配合,并且废水处理效果得到极大的提高。该系统实施后,可实现该公司废水处理系统中氟离子、氯离子、钠离子的有效开路,现有生产中水经过本系统蒸发结晶处理后,产水水质中氟的含量可以降到含氟<8mg/L,含氯<50 mg/L,钠含<100 mg/L,总硬度<50 mg/L,其余指标达到地表水三类标准。氟、氯、钠离子的浓度大幅降低,可有效延缓管道及设备腐蚀,大幅降低管道及设备维护、修理成本,由此可以看出铅锌冶炼高盐废水零排放系统确实解决了该铅锌冶炼公司废水难处理的难题并给公司带来了可观的收益。
李琨[4](2020)在《纳滤分离煤化工浓盐水的效能及膜污染机理研究》文中提出煤化工行业基于煤炭储备丰富、生产清洁能源及能源需求增长的背景下,近年来发展迅猛。但该行业具有高污染和高耗水的特点,且多分布于环境容量差的地区。为了缓解环境保护和行业发展之间的矛盾,国家环保部对煤化工废水处理提出近零排放的严格要求。煤化工浓盐水来自于煤化工废水处理末端的反渗透浓水,由于具有水质复杂、污染物浓度高及处理难度大的特点成为煤化工废水处理近零排放的瓶颈。本文针对煤化工浓盐水无机盐资源化及该过程中出现膜污染现象,探究了煤化工浓盐水的纳滤分离效能、溶质截留机理及膜污染机理。最后应用碟管式纳滤膜进行煤化工浓盐水热膜耦合工业盐分离及资源化技术中试试验,探究了碟管式纳滤膜对煤化工浓盐水的分离效能,其次分析工业盐质量、环境经济效益及运行投资费用,为应用纳滤实现煤化工浓盐水资源化提供了理论依据和应用参考。本文通过考察煤化工浓盐水的纳滤分离效能随溶液组分、浓度、p H值及运行压力的变化,探讨了单价盐、多价盐和有机物的截留机理及影响因素。当运行压力为1.5 MPa时,NF270型号纳滤膜对煤化工浓盐水中硫酸根和COD的截留率分别为90.52%和74.64%,分别低于盐混合液的3.1%和12.75%,该现象归因于煤化工浓盐水中高浓度无机盐和有机物与纳滤膜之间的相互作用对截留效能的影响,附着于纳滤膜表面的有机物会削弱纳滤膜与离子之间的静电排斥效应,降低硫酸根截留率。同时由于纳滤膜孔受到高浓度无机盐影响出现膜孔溶胀现象,从而降低空间位阻效应对有机物的截留效能。纳滤截留煤化工浓盐水时出现氯离子负截留率现象,其原因为硫酸根作为煤化工浓盐水的多价同离子,在静电排斥作用下优先被截留,为了保持纳滤膜两侧溶液的电中性条件,氯离子透过纳滤膜进入产水的传输作用被促进,导致纳滤膜产水中氯离子浓度高于煤化工浓盐水,从而出现负截留现象。煤化工浓盐水有机物是影响浓盐水资源化的重要污染物,本文分析纳滤对煤化工浓盐水中特征难降解有机物(Typical refractory organic compounds,TRCs)的截留效能,优化道南空间位阻与介电排斥模型(Donnan steric pore model&dielectric exclusion,DSPM&DE)模型,提出了适用于煤化工浓盐水的纳滤截留模型参数。NF270对苯酚和吲哚的试验截留率分别为61.05%和85.62%,分别低于其截留率预测值63.27%和86.46%。正十一烷的分子量大于苯酚和吲哚,因此其试验截留率和模型预测截留率高于苯酚及吲哚。苯酚、吲哚及正十一烷的纳滤截留率表明,纳滤能够有效截留低于纳滤膜截留分子量的煤化工浓盐水TRCs。通过分析电中性TRCs物化性质及DSPM&DE模型公式,认为电中性TRCs试验截留率与模型预测截留率之间的偏差归因于分子尺寸、分子结构及亲疏水性。通过正电性TRCs的纳滤截留效能试验得知,正电性TRCs的试验截留率低于具有相同分子量的电中性TRCs的试验截留率,并且正电性TRCs的DSPM&DE模型预测截留率略高于其试验截留率。通过优化分配系数及介电排斥效应提高了DSPM&DE模型预测煤化工浓盐水TRCs截留率的精确度。煤化工浓盐水对纳滤膜具有高污染性,本文通过分析纳滤膜通量变化、产水水质变化及污染膜表征,探讨了膜污染机理及影响因素。纳滤分离试验进行至20 h时,NF270的膜通量与初始膜通量之比下降至57.97%,总有机碳、不定形硅和总溶解性固体的截留率分别从84.41%、73.26%和71.55%降低至69.37%、50.99%和53.64%,氯离子截留率从-9.82%提高至-4.23%。降低不定形硅浓度或升高溶液p H值,纳滤膜污染减轻,膜通量增大,并且有机物、总溶解性固体和不定形硅截留率提高。通过纳滤原膜与污染膜表征分析得知纳滤分离煤化工浓盐水过程中膜表面形成一种以硅胶体为主,同时包含有机物和无机盐的多孔花菜状的复合污染层,该膜污染层受到无机盐/有机物/硅胶体之间相互作用的影响。试验初期,煤化工浓盐水中的有机物首先附着于纳滤膜表面。继而截留于膜表面的不定形硅通过聚合作用形成硅胶体污染层。随着分离过程进行,纳滤膜污染层中的硅胶体与煤化工浓盐水中的不定形硅通过沉淀-沉淀作用形成严重的膜污染。采用多种化学清洗药剂对煤化工浓盐水污染膜进行清洗,探讨纳滤膜污染清洗效能。Na OH溶液和EDTA溶液的清洗效能高于柠檬酸溶液,清洗后纳滤膜通量分别恢复至初始膜通量的93%和99%。煤化工浓盐水热膜耦合工业盐分离及资源化中试试验探究了煤化工工业盐资源化效能。试验应用“钝化络合预处理-碟管式纳滤-臭氧催化氧化-蒸发结晶”集成技术实现煤化工工业盐制备。碟管式纳滤膜将煤化工浓盐水中氯化钠与无机盐总量的质量比和氯化钠与硫酸钠的质量比分别从0.64:1和2:1显着提高至0.91:1和27:1。MVR蒸发器平均蒸发量为492.12 kg/h,进料量介于0.8~1.3 m3/h之间,压缩机进出口温差和压力波动为0.2℃和1.5 k Pa。应用蒸发结晶将煤化工浓盐水制备为氯化钠,氯化钠工业盐的产量为33 kg/h,该氯化钠工业盐达到国家干盐优级品标准。基于中试试验运行情况分析投资费用和运行成本。煤化工浓盐水热膜耦合工业盐分离及资源化中试试验结果表明该技术是一种具有广泛前景的实现煤化工浓盐水工业盐资源化的技术。
丁秦[5](2020)在《中华墨纳米流体的制备及其太阳能海水淡化的应用研究》文中指出随着淡水资源的日益减少以及社会快速发展对其需求的不断增加,淡水资源的匮乏逐渐成为人类面临的世界性问题,目前海水淡化已经成为解决该问题的有效途径之一。与传统海水淡化技术相比,基于纳米材料的太阳能热法海水淡化系统具有绿色环保、低成本、高效率和水质优等特点,具有极大的研发和应用潜力。而性能优异的吸光材料以及高效的光热转化蒸发器件是太阳能热法海水淡化系统中关键。本文提出将中国传统文化的瑰宝——中华墨作为吸光材料应用于太阳能热法海水淡化,制备了中华墨纳米流体并探究其光学特性以及影响其分散稳定性的因素,证明中华墨纳米流体对光辐射具有高吸收和低透射特性,具有明显的宽带光谱吸收。随着质量分数的增加,中华墨纳米流体的吸光性能也随之增加,同时超声分散以及分散基液对其稳定性具有较大的影响。基于中华墨纳米流体优异的光学特性和分散稳定性,将其应用于太阳能热法海水淡化能明显提高海水的蒸发速率,随着质量分数的升高蒸发速率呈现先上升后下降的趋势,相对于其他质量分数而言,松烟墨纳米流体和油烟墨纳米流体在质量分数为0.25%的情况下有更好的蒸发速率,此时的蒸发速率相较于海水的自然蒸发分别提高了 1.76倍和1.71倍。同时基于静电纺丝技术制备出了中华墨/聚乳酸(PLA)复合纤维膜并设计了三层界面蒸发器件,由于中华墨纳米颗粒优异的光热转换特性以及静电纺丝纤维膜高的比表面积,该蒸发器件显着提高了光热蒸发性能,当复合纤维膜中中华墨纳米颗粒质量分数为2%时,蒸发速率和蒸发效率分别达到了为1.29 kg·m-2.h-1和81.0%,同时该器件具有优异的可重复利用性和热稳定性,使其在海水淡化、污水处理等方面具有广阔的应用前景。
刘玉萍[6](2020)在《丙纶均相离子交换膜的制备及其在电渗析中的应用》文中进行了进一步梳理如今主要的工业污染之一就是废水的排放,而废水中的重金属离子会对人体、土壤和微生物带来严重的伤害。电渗析技术是去除废水中重金属离子具有经济效益和实用价值的重要方法,它能够同时实现金属离子的浓缩和水的回收利用,又不造成二次污染,应用领域和前景广泛。本文用实验室自制的丙纶均相离子交换膜和搭建的电渗析装置对废水中铜离子浓缩分离处理,具有一定的实用价值。首先,将含氟丙烯酸酯分别与丙烯酸(AA)和甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)等单体借助于紫外光照技术接枝到丙纶非织造布上。同时,将AA和MAPTAC作为主要单体,分别与含氟丙烯酸酯等进行溶液聚合,制备了 PAA和PMAPTAC溶液,再将所得聚合物溶液分别涂覆在接枝后的丙纶非织造布表面,最终分别制得了丙纶均相阳离子交换膜和阴离子交换膜。论文重点研究了单体、交联剂和引发剂用量等对接枝率的影响,并通过红外光谱、扫描电镜、热失重法、含水率、离子交换量和水接触角和力学性能测试等对改性前后的丙纶非织造布的结构与性能进行表征。最后,将均相阳离子交换膜应用于电渗析装置中进行浓缩分离。通过试验中各水室的pH、电导率、耗电量和铜离子浓度等数据分析,对比了均相阳离子交换膜和市售异相阳离子交换膜应用于电渗析装置处理铜离子废水的效果。得出结论如下:(1)AA单体比例为34.4%,最佳接枝率为169.4%;MAPTAC 比例为30.7%,最佳接枝率为343.5%。(2)在接枝单体保持不变的条件下,BP含量增加时,接枝率先增加后减少。BP的含量为3.1%,AA最大接枝率为189.1%。BP含量为3.7%时,MAPTAC最大接枝率为 370.8%。(3)保持接枝AA和MAPTAC的最佳接枝浓度不变,接枝率随着交联剂的用量增加先提高后降低。交联剂浓度为6.1%,AA接枝率的最大值为268.1%。交联剂浓度为7.1%,MAPTAC的最高接枝率为334.0%。(4)扫描电镜、红外光谱和热稳定性能测试结果表明:AA、MAPTAC和含氟丙烯酸酯成功接枝到了丙纶大分子链上。(5)离子交换膜表面接触角的测试结果显示,当含氟丙烯酸酯含量增加时,离子交换膜的表面的疏水性提高。(6)当单体浓度增加时,含水率、离子交换量和力学的变化规律基本一致,都是先增加到最大值后趋于平稳状态。而离子交换膜的膜面电阻先降低后基本保持不变。(7)电渗析结果发现,两种电渗析过程中,均相离子交换膜铜离子去除率优于异相膜。当阴极溶液为盐酸时,均相阳离子膜的铜离子去除效率强于异相离子交换膜,且均相膜电流效率更高。本课题对丙纶非织造布进行了紫外光照接枝和涂覆改性,并将制备的均相阳离子交换膜应用到电渗析装置中去除铜离子,取得较好的效果。这对扩大丙纶非织造布产量和促进非织造产业转型升级具有重要意义。
邵钰珊[7](2020)在《高通量超疏水的梯度结构复合膜及膜蒸馏应用》文中研究表明高盐废水处理和循环利用是缓解全球水资源短缺的重要途径,也是我国工业绿色发展的重大需求。超滤、纳滤、反渗透等膜分离技术产生的大量高盐废水回收困难,直接排放会导致环境污染,资源流失。膜蒸馏技术可以同步实现高盐废水的“零排放”和资源化利用。现存的膜蒸馏用膜由于疏水性和抗污染性不足易导致膜污染和膜润湿现象,制约了膜蒸馏技术的广泛应用。因此,如何通过简便高效的方法制备超疏水、抗污染和高通量的膜蒸馏用膜是亟待解决的关键问题。本文开发了简便快捷的新型工艺制备高通量抗污染的超疏水聚丙烯(PP)复合膜,并将其应用于膜蒸馏过程处理高盐溶液,对其通量稳定性和抗污染机理展开深入探究。提出等离子表面处理和氟化改性方法,制备超疏水F-K-PP/N膜。以微孔PP膜为基膜,通过等离子表面处理增大孔径,提高传质效率;然后利用含氟硅烷降低表面自由能,增强表面疏水性。通过改变等离子体处理时间和功率实现疏水性可控变化。在50 W处理3 min的最优条件下制备的超疏水复合膜表面接触角可达150°。在真空膜蒸馏(VMD)处理高浓度NaCl和MgCl2双盐体系中,复合膜膜初始通量达到18.53 kg/(m2·h),比原膜提高了11%。污染率为1.27%,仅为原膜的1/3,展现出稳定的通量和脱盐性能。构建复合微纳梯度粗糙结构,制备高通量抗污染超疏水PP复合膜。在等离子体表面处理和疏水改性的基础上,负载微米级和纳米级SiO2颗粒,构建复合微纳梯度粗糙结构,协同提高膜表面疏水性和抗污染性。实验考察了颗粒粒径、负载量对膜表面形貌、粗糙度和疏水性的影响。调控颗粒粒径,优化的微米级SiO2颗粒最佳粒径尺寸为0.37μm。F-nmSiO2-PP/N复合膜表面与PP原膜相比有效蒸发面积显着增大。F-nmSiO2-PP/N复合膜平均水接触角可达160°,最高可达168°,实现了超疏水性和表面抗污染性。建立高效膜蒸馏用膜研制理论。建立考虑膜表面边界层流体动力学、浓差极化效应和非均相成核能垒机制的模型体系,优化梯度结构,揭示膜表面的抗污染机理。结果表明复合膜表面的梯度粗糙结构可以增大有效蒸发面积,强化微流场扰动,降低浓差极化的影响,防止晶体沉积。通过建立膜表面粗糙度与非均相成核能垒模型,分析了膜表面粗糙结构和疏水性对非均相成核能垒的影响,评估了晶体在粗糙表面成核和结垢的现象,结果表明通过优化颗粒尺寸和空间分布密度,可有效提高膜界面成核能垒,避免膜表面晶核生长,增强抗污染能力。连续和间歇膜蒸馏处理盐水应用:将制备的高通量抗污染F-nmSiO2-PP/N复合膜应用于高盐体系中进行VMD测试,考察了不同进料浓度和操作方式下膜蒸馏通量和抗污染性的变化。结果表明,在长期连续和间歇操作过程中,F-nmSiO2-PP/N复合膜初始通量均高于22 kg/(m2?h),污染率仅为原膜的1/12,显示出优异的抗污染性、抗润湿性和稳定的高通量。当处理高浓度15 wt%NaCl溶液时,制备的抗污染超疏水F-nmSiO2-PP/N复合膜在整个操作过程中显示约20 kg/(m2?h)的高通量,污染率仅为原膜的3.4%,在高浓度体系中依然保持优异的抗污染性和通量稳定性。F-nmSiO2-PP/N复合膜在不同操作条件下的初始通量最高比原膜约提高29%,抗污染时间最高提升为原膜的8倍,在制备的多种膜材料中展现出优异的膜蒸馏综合性能。
王鑫[8](2020)在《金属有机框架基分离膜的构筑及离子分离性能研究》文中指出金属有机框架(MOFs)是由过渡金属离子或离子簇与有机配体结合,形成的具有广阔应用前景的多孔三维结构材料。MOFs在储能、催化和分离领域都有广泛的应用,而将MOFs应用于水相进行物质分离的相关研究则较为稀少。本文期望通过构筑MOFs基分离膜的方法,将MOFs应用到水相中的物质分离中去。MOFs晶体结构内部孔道对不同大小离子的筛分作用是MOFs基分离膜进行物质分离的基础。在膜制备过程中,通过各种方法强化金属有机框架在水相中的稳定性,从而构筑具有离子分离作用的,具备一定实用性的MOFs基分离膜。我们通过一系列的方法构筑了不同的金属有机框架基离子选择性分离膜,应用于离子分离,主要是一二价阳离子分离过程中,主要内容如下:(1)利用MOFs结构内部具有稳定空腔的特性,通过一锅法将杂多酸分子引入到MOFs的空腔中,形成杂多酸@MOFs的复合材料,再通过与聚合物膜液共混后制备混合基质膜用于离子分离。本课题将磷钨酸(HPW)与金属有机框架MIL-101有机结合,在MIL-101的合成液中加入HPW,一锅法制备HPW填充的MIL-101(HPW@MIL-101)。并以之作为混合基质膜的填料与磺化聚苯醚/聚乙烯醇(SPVA)共混后,制备出不同HPW含量的HPW@MIL-101/SPVA混合基质膜。该膜在H+传输及H+/Fe2+显示出优异的性能,并且随着HPW含量的增加,H+通量和离子分离性能都逐渐上升。其中HWS-3混合基质膜的H+通量达到1.27×10-6 mol·cm-2·s-1,H+/Fe2+选择性分离性能也高达210。(2)通过对有机配体进行修饰和聚合,制备聚合物配体后于金属离子配位形成延展性和可加工性远超金属有机框架的聚-金属有机框架(polyMOFs)复合材料。通过简单的涂覆法在多孔氧化铝基膜上构筑了 MOFs基离子分离膜。其中polyMOF-5(10)基分离膜分离膜在在K+/Mg2+和Na+/Mg2+的分离中都有不错的离子选择性。在K+/Mg2+分离中,K+通量达到6.34×10-9mol·cm-2·s-1的同时,选择性高达9.46;而在Na+/Mg2+分离中,Na+通量为7.31×10-9 mol·cm-2·s-1且选择性达到了 12.41。我们还分析了通过这种方式构筑的离子选择性分离膜可能存在的离子传输与分离机理,并通过光电子能谱曾是进行了进一步的分析验证。同时我们也对polyMOF-5这一材料可能表现出的有机溶剂可溶性进行了研究与验证,期望能够找出规律拓展到更多类型的MOFs中去。(3)基于上一部分的想法进行进一步的延伸与拓展,利用Grubbs反应制备稳定性更高的聚合物配体,同时与多种金属离子反应,制备不同类型的聚-金属有机框架复合材料。我们主要制备了 polyMOF-5、polyUIO-66、polyMIL-101(Cr)与polyMIL-101(Fe),并且直接通过原位生长法与二次生长法相结合在多孔聚苯并咪唑基膜上构筑MOFs基分离层,期望通过这种方法构筑更为稳定的MOFs基复合膜并已经应用于一二价阳离子分离。其中polyMOF-5/PBI复合膜的离子通量都是所有待测离子分离膜最高的,在高离子通量的情况下,其离子选择性也处于较高的水平。Na+/Mg2+分离过程中Na+通量为8.47×10-8mol·cm-2·s-1,polyMOF-5/PBI的Na+/Mg2+选择性高达21.3。在Li+/Mg2+分离过程中,Li+通量更是达到 5.12×10-8 mol·cm-2·s-1,Li+/Mg2+选择性达到 7.34。然而 polyMIL-101(Cr)/PBI与polyMIL-101(Fe)/PBI这两种复合膜的构筑差强人意,且其离子分离性能相比polyMOF-5/PBI与polyUIO-66/PBI复合膜也不够优秀。因此polyMOFs的合成依然还有诸多细节问题需要探索与解决,才能制备出更为稳定,性能更好的MOFs基复合膜。
肖新乐[9](2020)在《离子交换膜界面改性及应用性能研究》文中认为膜技术因其自身的优势实现了高水平的过程强化,在燃料电池、海水淡化、工业废水处理、氯碱生产等工业过程中引发了广泛的研究兴趣。离子交换膜作为膜技术的核心组件,为满足应用需要,应拥有高的离子通量和离子选择性等基本性能。膜材料的选择以及膜内微相结构(主体和界面)的形成直接影响着离子交换膜的性能。而膜主体以及界面的微相结构、膜的制备以及改性方法有着莫大的关联。本论文结合离子交换膜在能源、资源和环保三个背景下的实际应用过程,探讨了界面改性方法对离子交换膜性能的影响。具体内容如下:(1)为在离子交换膜内部构建规整离子传输通道,通过孔填充策略提升离子传导通量:利用不同比例的二甲氨基甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸甲酯单体进行自由基聚合反应,合成叔胺-酯基型共聚物。借助共聚物中的叔胺基团与多孔溴化聚苯醚基膜中溴甲基之间的门秀金反应,通过孔填充对基膜孔道界面进行改性,制备了不同微相结构的共价键触发孔道填充型阴离子交换膜。得益于基膜中固有海绵孔道内壁上发生的门秀金反应,在通道内壁界面处产生的大量氢氧根离子传输活性位点而形成的连续贯穿型离子通道,所制得的阴离子交换膜在低IEC下(IEC=0.97mmolg-1)实现较高的氢氧根离子电导率(39.8 mS cm-1)和H2/O2燃料电池性能(60℃下功率密度可达3 15 mW cm-2)。(2)为进一步提高离子交换膜离子选择传导性,在高通量基膜表面构建分离功能皮层:基于合成的叔胺-酯基型共聚物而接枝的阴离子交换膜,借助三氟乙酸的强氧化性,将膜上的酯基水解成羧基,从而自组装形成含羧基聚合物表层的阴离子选择性渗透膜。因共价键而结合的聚合物表层,保证了其应用中的机械稳定性。而表层中均匀分布的丰富羧基基团,则保障了其在电渗析脱盐过程中较高的离子选择性(羧基含量最高的膜,Cl-/S O42-的离子选择性可达7.31,优于商业膜ACS)和良好的脱盐性能。(3)为拓展离子交换膜应用,通过对膜中间界面层改性制备双极膜:首先利用三氟乙酸将叔胺-酯基型共聚物水解成叔胺-羧基型聚合物,借助聚合物中叔胺和羧基与三价铁离子之间的配位作用制备高分子复合型催化剂,通过门秀金反应在溴化聚苯醚基阴膜层表面构建纳米复合催化剂层,再与磺化聚苯醚阳膜层复合后季胺化制备出双极膜。得益于共聚物与催化剂之间的配位作用而阻止催化剂泄漏,同时中间层中大量羧基促进了双极膜的高效水解离,实现了高效持久的运行以及超快的产酸产碱性能。(4)为开发离子交换膜的新过程应用,通过聚合物接枝改性制备离子型膜致动器:通过聚合物中的叔胺基团与溴化聚苯醚基膜上溴甲基之间的门秀金反应,在基膜表面接枝聚合物,制备了不同形貌结构的离子型膜致动器。因季胺化反应产生的季胺基团以及膜中存在的氢键使得膜的亲水性改变,促使膜表面的溶胀行为发生变化,从而实现了离子型膜致动器对水蒸气或水的响应性行为。
高梦雪[10](2020)在《钼基纳米颗粒锚定PVDF复合膜的制备及催化还原六价铬的性能研究》文中研究指明本文针对持久性有毒重金属污染物毒性强、难还原等技术难题,以聚偏氟乙烯(PVDF)为载体,通过干湿两步法制备出双金属钼铁掺杂氮碳纳米颗粒负载PVDF膜和锌掺杂硫化钼锚定PVDF复合膜非均相催化剂。以重金属六价铬为目标污染物,构建催化膜耦合甲酸催化还原反应体系。从反应动力学、影响因素、循环利用等多角度对催化反应体系进行深入探究,诠释了膜材料的组成结构、微观复合状态与负载金属纳米颗粒的耦合作用对化学催化还原铬的作用机制及反应机理。通过现代分析测试技术(XPS、XRD、AFM、TEM、SEM等)分析催化剂的组成、晶体、表面结构、组装规律等,探讨催化剂组成-结构-性能之间的关系。主要研究内容及结果如下:(1)以PVDF为载体,选用二水合草酸(C2H2O4·2H2O)为碳源,七水合硫酸亚铁(Fe SO4·7H2O)为铁源、四水合钼酸铵((NH4)6Mo7O24·4H2O)为钼源、三聚氰胺(C3H6N6)作为氮源,通过两步法合成MoxFey-NC@PVDF复合催化膜(其中x和y表示所得复合材料中Mo和Fe的质量比)。一系列表征结果显示复合膜材料为多孔结构且MoxFey-NC纳米颗粒高度分散在PVDF基体中,复合膜高表面粗糙度、不对称结构、高孔隙率为反应提供更多的着陆点,提高反应效率,且有效保护金属离子免受空气氧化,解决粉体流失,难回收等技术难题。选取重金属六价铬为污染物,甲酸为诱导还原剂,考察系列影响因素对催化还原百分比的影响。结果表明,Mo0.27Fe0.8-NC@PVDF/FA体系催化性能最佳,反应符合动力学模型,重复性实验表明催化膜具有良好的催化性能稳定性以及结构稳定性。通过催化剂组成-结构-性能之间的关系,研究复合材料的组成成分、微观复合状态与催化性能之间协同催化作用机制,诠释了MoxFey@N-C/PVDF催化剂激活甲酸催化去除六价铬的作用机制及反应机理,为高效矿化水体中的有毒重金属离子六价铬提供相关理论和技术支持。(2)以氯化锌(ZnCl2)为锌源,硫脲(CH4N2S)为硫源,四水合钼酸铵((N H4)6Mo7O24·4H2O)为钼源,通过高温热解法制备出Zn-MoS2纳米颗粒催化剂,然后通过干湿相转化法制备出Zn-MoS2@PVDF催化膜材料,并成功将其应用于激活甲酸催化还原六价铬反应体系中。对比不同金属掺杂实验表明,催化效率呈现Zn-MoS2@PVDF>Cu-MoS2@PVDF>Ni-MoS2@PVDF>Co-MoS2@PVDF的趋势,并以Zn-MoS2@PVDF为考察对象,系统研究了反应温度、甲酸浓度、p H值、六价铬浓度等不同影响参数对催化还原反应百分比的影响。此外,通过循环实验证明复合催化膜具有卓越的稳定性。系列表征实验结果表明,Zn-MoS2粉体催化剂均匀掺杂在PVDF膜基中及膜孔中,实现高度分散无聚集,降低了传质阻力,粉体催化剂可作为制孔剂提高膜孔隙率且改善膜亲水性。此外通过机理研究表明,Zn S和MoS2纳米片之间的紧密界面的强电子相互作用,有效提高Zn-MoS2的电导率并改善其电子结构,Zn和Mo的共存协同作用使其具有高密度缺陷位点,非金属氮碳共掺杂增加了活性位点,减少传质能量屏障促进电子转移,显着提高了催化还原效率。
二、CTP复合膜电渗析输送金属离子机理探讨(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、CTP复合膜电渗析输送金属离子机理探讨(论文提纲范文)
(1)Na2S2O3硫化废酸中Cu2+的反应行为及双极膜电渗析工艺的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 制硫酸工艺简介 |
1.2.1 浓硫酸的理化性质 |
1.2.2 硫磺制酸工艺 |
1.2.3 硫铁矿制酸工艺 |
1.2.4 冶炼烟气制酸工艺 |
1.3 冶炼烟气废酸的来源与危害 |
1.3.1 冶炼废酸的来源 |
1.3.2 废酸的危害 |
1.4 烟气废酸的处理现状 |
1.4.1 化学沉淀法 |
1.4.2 吸附法 |
1.4.3 生物法 |
1.4.4 膜过滤法 |
1.4.5 离子交换法 |
1.5 硫代硫酸的制备 |
1.5.1 硫代硫酸的理化性质 |
1.5.2 硫代硫酸的制备方法 |
1.6 双极膜电渗析(BMED)技术 |
1.6.1 双极膜概述 |
1.6.2 双极膜的制备方法 |
1.6.3 双极膜电渗析的基本过程 |
1.6.4 双极膜电渗析技术的应用 |
1.6.5 双极膜电渗析技术的特点 |
1.7 课题的提出及研究内容 |
1.7.1 课题来源及意义 |
1.7.2 研究内容 |
第2章 实验部分 |
2.1 实验药品 |
2.2 实验仪器 |
2.3 实验内容 |
2.3.1 10%(20%)H_2SO_4溶液的配制 |
2.3.2 硫代硫酸钠与铜离子的反应过程 |
2.3.3 硫代硫酸钠沉淀铜离子途径研究 |
2.3.4 硫代硫酸钠沉淀铜离子影响因素研究 |
2.3.5 硫化反应动力学参数的确定 |
2.3.6 双极膜电渗析技术处理铜离子的研究 |
2.4 分析方法与表征 |
2.4.1 火焰原子吸收分光光度计 |
2.4.2 硫代硫酸根离子浓度的滴定 |
2.4.3 氢氧化钠浓度的滴定 |
2.4.4 X射线衍射表征 |
第3章 硫代硫酸钠与铜离子反应途径的研究 |
3.1 引言 |
3.2 Cu-S-H_2O系中的电位-pH关系计算 |
3.3 硫代硫酸钠与铜离子反应途径的确定 |
3.3.1 硫化反应历程的探究 |
3.3.2 H_2SO_4溶液中Na_2S_2O_3歧化反应的动力学行为 |
3.3.3 H_2SO_4溶液中SO_2+S+CuSO_4体系的反应动力学行为 |
3.3.4 Na_2S_2O_3的水解反应及H_2SO_4溶液中S+CuSO_4的反应动力学行为 |
3.4 稀硫酸介质中Cu~(2+)去除主要工艺参数的影响规律 |
3.4.1 反应温度的影响 |
3.4.2 硫化剂加入量的影响 |
3.4.3 反应时间的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 硫代硫酸钠与铜离子硫化反应体系动力学的研究 |
4.1 引言 |
4.2 硫代硫酸钠与铜离子反应的动力学参数确定 |
4.3 硫代硫酸钠与氢离子歧化反应的动力学参数确定 |
4.4 本章小结 |
第5章 双极膜电渗析装置处理废酸工艺条件的研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验内容 |
5.2.1 评价分析方法 |
5.2.2 极限电流测定 |
5.2.3 酸室流量的优化 |
5.2.4 酸室浓度的优化 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 酸室流量的优化选择 |
5.3.2 酸室浓度的优化选择 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 论文创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(2)聚合物包覆膜电渗析在酸浓缩及钒传输分离中的应用及机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 工业废水处理概述 |
1.1.1 工业废酸的来源及处理 |
1.1.2 含钒废水的来源及处理 |
1.2 聚合物包覆膜简介 |
1.2.1 聚合物包覆膜的发展 |
1.2.2 聚合物包覆膜的组成与性质 |
1.2.3 聚合物包覆膜的传输机理 |
1.3 聚合物包覆膜在物质传输分离领域中的应用 |
1.3.1 聚合物包覆膜在金属分离的应用 |
1.3.2 聚合物包覆膜用于有机物分离和酸浓缩中的应用 |
1.4 聚合物包覆膜体系的优化方法 |
1.4.1 膜性能的改性 |
1.4.2 分离体系的改性 |
1.4.3 聚合物包覆膜-电渗析体系(PIM-ED) |
1.5 课题研究意义及内容 |
1.5.1 研究意义 |
1.5.2 研究内容 |
1.5.3 本研究的创新之处 |
第二章 实验试剂仪器、膜制备及研究方法 |
2.1 实验试剂与仪器 |
2.1.1 实验试剂 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 聚合物包覆膜的制备及表征方法 |
2.2.1 聚合物包覆膜的制备 |
2.2.2 聚合物包覆膜的物理化学表征 |
2.3 研究方法 |
2.3.1 研究方案 |
2.3.2 实验装置 |
2.3.3 主要试验方法 |
2.3.4 主要分析及测试方法 |
第三章 聚合物包覆膜的表征及在酸浓缩中的应用 |
3.1 聚合物包覆膜的物理化学表征 |
3.1.1 膜的形态 |
3.1.2 SEM测试分析 |
3.1.3 AFM测试分析 |
3.1.4 FTIR光谱分析 |
3.1.5 XRD分析 |
3.2 PIM-ED体系酸浓缩实验 |
3.2.1 不同基础聚合物对电渗析酸浓缩性能的影响 |
3.2.2 不同离子液体对电渗析酸浓缩性能的影响 |
3.2.3 交联PIM对酸浓缩性能的研究 |
3.2.4 膜稳定性 |
3.3 小结 |
第四章 PIM-ED体系对钒传输分离中的应用及机理研究 |
4.1 钒的传输分离实验 |
4.1.1 不同基底和载体对V传输的影响 |
4.1.2 PIM中不同载体浓度对钒传输的影响 |
4.1.3 电流密度对钒传输的影响 |
4.1.4 反萃液种类和浓度对V传输的影响 |
4.1.5 原料液硫酸根浓度对V传输的影响 |
4.1.6 原料液pH对V传输的影响 |
4.1.7 原料液V初始浓度对V传输的影响 |
4.1.8 稳定性 |
4.1.9 PIM-ED的选择分离性 |
4.2 V的传质机理以及最佳条件下实验前后膜表征对比 |
4.2.1 V的传质机理 |
4.2.2 实验前后膜表征对比 |
4.3 小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士期间发表的论文 |
(3)铅锌冶炼高盐废水零排放系统设计改造及应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国内研究现状 |
1.2.2 国外研究现状 |
1.3 文献综述 |
1.4 铅锌冶炼高盐废水零排放系统的可行性分析 |
1.4.1 铅锌冶炼高盐废水零排放系统的技术基础 |
1.4.2 离子交换技术 |
1.4.3 气体软化剂软化高硬度水 |
1.4.4 电渗析技术 |
1.4.5 蒸发工艺 |
1.4.6 关键外部条件保障 |
1.5 本文主要研究内容 |
第二章 理论分析 |
2.1 废水处理反应过程动力学 |
2.2 二氧化碳降硬机理分析 |
2.3 沉降池设计理论分析 |
2.4 多效蒸发理论基础 |
2.5 三效蒸发系统的工艺机理 |
2.6 本章小结 |
第三章 铅锌冶炼高盐废水零排放系统方案设计 |
3.1 铅锌冶炼高盐废水零排放系统方案设计概述 |
3.2 铅锌冶炼高盐废水零排放系统的技术方案设计 |
3.2.1 设计进、出水水质 |
3.2.2 设计处理能力 |
3.2.3 钠离子平衡计算 |
3.2.4 重金属、砷、氟离子物料平衡 |
3.2.5 高盐废水降硬设计 |
3.2.6 工艺流程 |
3.2.7 主要设备 |
3.3 铅锌冶炼高盐废水零排放系统投资估算及风险分析 |
3.3.1 铅锌冶炼高盐废水零排放系统的投资估算 |
3.3.2 运行成本 |
3.3.3 铅锌冶炼高盐废水零排放系统的风险分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 铅锌冶炼高盐废水零排放系统的实施和预期效果 |
4.1 铅锌冶炼高盐废水零排放系统的实施难点及解决措施 |
4.1.1 系统的实施难点 |
4.1.2 解决措施 |
4.2 铅锌冶炼高盐废水零排放系统的预期效果 |
4.2.1 降低锌湿法系统氯离子效果分析 |
4.2.2 降低锌湿法系统氟离子效果分析 |
4.2.3 降低锌湿法系统钠离子效果分析 |
4.2.4 系统应用后对管道和设备的腐蚀情况分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(4)纳滤分离煤化工浓盐水的效能及膜污染机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究的背景 |
1.1.1 煤化工行业在我国能源战略地位的分析 |
1.1.2 煤化工行业废水处理的瓶颈 |
1.1.3 煤化工浓盐水资源化的行业意义 |
1.1.4 煤化工浓盐水来源及水质特性 |
1.2 煤化工浓盐水膜处理技术研究进展 |
1.2.1 超滤膜处理技术 |
1.2.2 反渗透技术 |
1.2.3 电渗析分离及浓缩技术 |
1.2.4 其他膜处理技术 |
1.2.5 膜技术处理煤化工浓盐水难点分析 |
1.3 纳滤膜分离技术研究现状 |
1.3.1 纳滤膜分离技术研究现状 |
1.3.2 纳滤膜形态及材料 |
1.3.3 纳滤膜结构 |
1.4 纳滤的截留机理及传质模型 |
1.4.1 不可逆热力学模型 |
1.4.2 细孔模型 |
1.4.3 电荷模型 |
1.4.4 道南空间位阻模型 |
1.4.5 道南空间位阻与介电排斥模型 |
1.5 纳滤膜污染机理及控制研究 |
1.5.1 纳滤膜污染类型 |
1.5.2 纳滤膜污染清洗控制 |
1.5.3 纳滤膜污染监测方法 |
1.6 课题来源及研究的目的和意义 |
1.6.1 课题的来源 |
1.6.2 课题研究的目的及意义 |
1.7 课题主要研究内容 |
第2章 实验材料与方法 |
2.1 实验材料和仪器 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 水质检测项目与方法 |
2.2 实验设计 |
2.2.1 纳滤膜性能测试 |
2.2.2 煤化工浓盐水纳滤分离小试试验 |
2.2.3 DSPM&DE模型预测有机物截留率试验 |
2.2.4 膜污染清洗试验 |
2.2.5 煤化工浓盐水热膜耦合工业盐分离及资源化中试研究 |
2.3 分析及表征方法 |
2.3.1 常规分析方法 |
2.3.2 三维荧光光谱分析 |
2.3.3 原子力显微镜分析 |
2.3.4 扫描电子显微镜及能谱分析 |
2.3.5 全反射傅里叶变换红外光谱分析 |
第3章 纳滤膜煤化工浓盐水分离效能研究 |
3.1 引言 |
3.2 盐混合液的纳滤分离效能 |
3.2.1 运行压力对离子截留率影响 |
3.2.2 溶液浓度及组分对离子截留率影响 |
3.2.3 纳滤对有机物截留效能 |
3.2.4 有机物浓度对离子截留效能的影响 |
3.3 纳滤对煤化工浓盐水分离影响分析 |
3.3.1 运行压力对膜通量的影响 |
3.3.2 有机物截留率随运行压力变化 |
3.3.3 运行压力对离子截留率的影响分析 |
3.3.4 pH值对离子分离效能影响 |
3.3.5 有机物截留率随pH值变化分析 |
3.3.6 重金属的截留效能分析 |
3.4 煤化工浓盐水纳滤分离机理 |
3.5 本章小结 |
第4章 煤化工浓盐水有机物纳滤截留机理及模型应用 |
4.1 引言 |
4.2 纳滤分离TRCS效能研究 |
4.2.1 纳滤分离电中性TRCs效能 |
4.2.2 纳滤对正电性TRCs分离效能 |
4.2.3 三维荧光光谱分析(3D-EEM) |
4.3 DSPM&DE模型建立及预测 |
4.3.1 DSPM&DE模型建立 |
4.3.2 DSPM&DE模型参数计算 |
4.3.3 电中性TRCs截留率预测 |
4.3.4 正电性TRCs截留率预测 |
4.3.5 煤化工浓盐水TRCs的截留机理分析 |
4.4 DSPM&DE模型优化 |
4.4.1 DSPM&DE模型优化 |
4.4.2 优化DSPM&DE模型预测及验证 |
4.5 本章小结 |
第5章 煤化工浓盐水纳滤膜污染机理及控制研究 |
5.1 引言 |
5.2 纳滤膜污染随时间变化 |
5.2.1 膜通量衰减特征 |
5.2.2 溶质截留率随运行时间变化 |
5.2.3 膜污染对NF270截留效能影响 |
5.3 膜复合污染影响分析 |
5.3.1 硅浓度对膜污染及截留效能影响 |
5.3.2 有机物浓度对膜污染及截留效能影响 |
5.3.3 膜污染及溶质截留率随pH值变化 |
5.4 纳滤膜污染表征及分析 |
5.4.1 原子力显微镜表征(AFM) |
5.4.2 扫描电镜及X射线能谱表征(SEM-EDS) |
5.4.3 傅里叶红外变换光谱分析(ATR-FTIR) |
5.4.4 煤化工浓盐水纳滤膜污染机理 |
5.5 膜污染清洗效能分析 |
5.5.1 膜污染清洗效能分析 |
5.5.2 膜污染清洗液成分分析 |
5.5.3 化学清洗后纳滤膜表面形态 |
5.5.4 低氮杂环浓盐水纳滤膜污染 |
5.6 本章小结 |
第6章 煤化工浓盐水工业盐分离及资源化中试研究 |
6.1 引言 |
6.2 煤化工浓盐水热膜耦合工业盐分离及资源化技术 |
6.3 钝化络合预处理技术 |
6.4 碟管式纳滤膜分离技术 |
6.4.1 碟管式纳滤分离离子效能 |
6.4.2 碟管式纳滤截留有机物效能 |
6.4.3 纳滤回收率对截留率影响 |
6.5 臭氧催化氧化有机物去除效能 |
6.6 蒸发结晶制备工业盐 |
6.7 环境效益、经济效益及成本分析 |
6.7.1 环境及经济效益分析 |
6.7.2 投资及运行费用分析 |
6.8 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(5)中华墨纳米流体的制备及其太阳能海水淡化的应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 海水淡化的研究进展 |
1.2.1 多级闪蒸技术 |
1.2.2 低温多效蒸发技术 |
1.2.3 压汽蒸馏技术 |
1.2.4 反渗透膜技术 |
1.2.5 电渗析技术 |
1.2.6 太阳能热法海水淡化 |
1.3 纳米流体的研究进展 |
1.3.1 纳米流体的概念 |
1.3.2 纳米流体光热转换特性 |
1.3.3 纳米流体海水淡化应用 |
1.4 太阳能界面蒸发研究进展 |
1.4.1 太阳能界面蒸发基本原理 |
1.4.2 吸光材料 |
1.4.3 蒸发器件结构 |
1.5 本课题的主要研究内容 |
第二章 中华墨纳米流体的制备及其光学性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 中华墨纳米流体的制备 |
2.2.1 实验材料 |
2.2.2 制备方法 |
2.3 中华墨纳米流体光学特性研究 |
2.3.1 吸收光谱和透射光谱 |
2.3.2 质量分数对光学性能的影响 |
2.4 影响纳米流体分散稳定性因素的研究 |
2.4.1 超声分散时间对分散稳定性的影响 |
2.4.2 分散基液对分散稳定性的影响 |
2.5 本章小结 |
第三章 中华墨纳米流体在太阳能海水淡化中的应用 |
3.1 实验材料 |
3.2 人工海水的制备 |
3.3 海水基纳米流体的制备 |
3.4 表征方法 |
3.4.1 纳米颗粒表征 |
3.4.2 纳米流体粒度表征 |
3.5 蒸发实验 |
3.5.1 实验装置 |
3.5.2 质量分数对海水蒸发速率的影响 |
3.5.3 光照时间对海水蒸发速率的影响 |
3.6 本章小结 |
第四章 基于中华墨/PLA复合纤维膜太阳能界面蒸发性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 纤维膜的制备 |
4.2.1 熔体静电纺丝制备PLA纤维膜 |
4.2.2 溶液静电纺丝制备复合纤维膜 |
4.3 结果表征 |
4.3.1 纤维膜的微观结构 |
4.3.2 纤维膜的光学特性 |
4.4 光热转换实验 |
4.5 亲水改性 |
4.6 蒸发实验 |
4.7 耐久性实验 |
4.8 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
研究成果及发表的学术论文 |
作者和导师简介 |
附件 |
(6)丙纶均相离子交换膜的制备及其在电渗析中的应用(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 金属离子废水的现状和处理方法 |
1.1.1 金属离子废水的现状 |
1.1.2 金属离子废水的处理方法 |
1.2 离子交换膜概述 |
1.2.1 离子交换膜的分类 |
1.2.2 离子交换膜的性能与要求 |
1.2.3 离子交换膜的研究进展 |
1.2.4 离子交换膜的工作原理 |
1.3 聚丙烯的表面改性 |
1.3.1 表面接枝改性 |
1.3.2 浸渍与涂覆 |
1.4 电渗析技术 |
1.4.1 电渗析技术的原理 |
1.4.2 电渗析技术的优点 |
1.4.3 电渗析技术的应用 |
1.5 本课题的研究内容、研究意义 |
1.5.1 本课题研究的内容 |
1.5.2 本课题研究的意义 |
1.5.3 本课题的特色和创新点 |
第二章 丙纶均相离子交换膜的制备 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验材料与仪器 |
2.2.2 试验方法 |
2.2.3 离子交换膜的表征 |
2.3 实验结果与讨论 |
2.3.1 接枝率 |
2.3.2 膜表面形态分析 |
2.3.3 膜微观结构分析 |
2.3.4 膜热稳定性分析 |
2.3.5 膜接触角分析 |
2.3.6 膜含水量分析 |
2.3.7 离子交换量分析 |
2.3.8 离子交换膜的膜面电阻分析 |
2.3.9 交换膜力学性能能分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 丙纶均相离子交换膜在电渗析中的应用 |
3.1 引言 |
3.2 实验材料与实验方法 |
3.2.1 实验材料 |
3.2.2 实验仪器 |
3.2.3 测试方法 |
3.3 实验准备 |
3.4 电渗析实验 |
3.4.1 电渗析实验装置 |
3.5 实验结果与讨论 |
3.5.1 阴极室电解液为Na_2SO_4的电渗析 |
3.5.2 阴极室电解液为HCl的电渗析 |
3.6 本章小结 |
第四章 结论和展望 |
4.1 结论 |
4.2 问题和不足 |
参考文献 |
硕士期间发表论文情况 |
致谢 |
(7)高通量超疏水的梯度结构复合膜及膜蒸馏应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
引言 |
1 文献综述 |
1.1 高盐废水处理概述 |
1.1.1 高盐废水来源 |
1.1.2 高盐废水处理工艺 |
1.2 膜蒸馏技术概述 |
1.2.1 膜蒸馏技术原理 |
1.2.2 膜蒸馏技术分类 |
1.3 膜蒸馏过程及用膜研究进展 |
1.3.1 膜蒸馏技术应用 |
1.3.2 膜蒸馏用膜特征 |
1.3.3 膜蒸馏用膜制备工艺 |
1.4 选题依据及研究内容 |
2 疏水F-K-PP/N膜制备及表征 |
2.1 实验部分 |
2.1.1 实验材料与试剂 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 疏水F-K-PP/N膜的制备 |
2.2.1 等离子体改性F-K-PP/N膜的制备原理 |
2.2.2 疏水F-K-PP/N复合膜制备过程 |
2.3 疏水F-K-PP/N膜的测试与表征 |
2.3.1 膜表面形貌测试 |
2.3.2 膜表面化学成分测试 |
2.3.3 接触角测试 |
2.3.4 VMD性能测试 |
2.4 实验结果与讨论 |
2.4.1 等离子体处理条件优化 |
2.4.2 膜表面形貌分析 |
2.4.3 膜表面化学成分分析 |
2.4.4 疏水性分析 |
2.4.5 VMD脱盐性能分析 |
2.5 本章小结 |
3 高通量抗污染F-nmSiO_2-PP/N膜制备及表征 |
3.1 实验部分 |
3.1.1 实验材料与试剂 |
3.1.2 实验仪器 |
3.2 高通量抗污染F-nmSiO_2-PP/N膜的制备 |
3.2.1 高通量抗污染F-nmSiO_2-PP/N膜的制备原理 |
3.2.2 高通量抗污染F-nmSiO_2-PP/N膜的制备流程 |
3.3 高通量抗污染F-nmSiO_2-PP/N膜的测试与表征 |
3.3.1 膜表面形貌测试 |
3.3.2 膜表面化学成分测试 |
3.3.3 接触角测试 |
3.3.4 热重测试 |
3.3.5 膜表面Zeta电位测试 |
3.4 实验结果与讨论 |
3.4.1 膜表面形貌分析 |
3.4.2 膜表面化学成分分析 |
3.4.3 梯度结构对润湿性的影响 |
3.4.4 膜表面Zeta电位分析 |
3.5 本章小结 |
4 膜蒸馏处理高浓度NaCl溶液性能研究 |
4.1 实验部分 |
4.1.1 实验药品与装置 |
4.2 抗污染理论分析 |
4.2.1 膜表面动力学模拟 |
4.2.2 边界层浓度极化模型 |
4.2.3 膜表面粗糙度与成核能垒模型建立 |
4.3 高通量抗污染F-nmSiO_2-PP/N膜处理高浓度NaCl溶液 |
4.3.1 连续长期操作处理3.5 wt%NaCl溶液 |
4.3.2 间歇及重复操作处理3.5 wt%NaCl原料液 |
4.3.3 连续操作处理15.0 wt%NaCl原料液 |
4.3.4 膜蒸馏性能综合评价 |
4.4 本章小结 |
结论 |
创新点及展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(8)金属有机框架基分离膜的构筑及离子分离性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 金属有机框架(MOFs) |
1.1.1 金属有机框架的概况与发展 |
1.1.2 金属有机框架的应用 |
1.2 金属有机框架基分离膜 |
1.2.1 金属有机框架基分离膜概况 |
1.2.2 金属有机框架基分离膜的制备方法 |
1.2.3 金属有机框架基分离膜的应用 |
1.3 论文选题的意义和主要研究内容 |
1.3.1 论文选题的意义 |
1.3.2 论文主要研究内容 |
第2章 杂多酸/金属有机框架基混合基质膜的构筑与表征 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验药品及仪器 |
2.2.2 HPW@MIL-101与HPW@MIL-101/SPVA混合基质膜的制备 |
2.2.3 HPW@MIL-101与HPW@MIL-101/SPVA混合基质膜结构及性能的表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 HPW@MIL-101的形貌与晶型表征结果 |
2.3.2 HPW@MIL-101/SPVA混合基质膜的形貌结构表征结果 |
2.3.3 HPW@MIL-101/SPVA混合基质膜的性能表征结果 |
2.3.4 HPW@MIL-101/SPVA混合基质膜离子分离性能的测试结果 |
2.4 本章小结 |
第3章 可溶性聚-金属有机框架(polyMOFs)及其分离膜的构筑与表征 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验药品及仪器 |
3.2.2 可溶性polyMOFs及其分离膜的制备 |
3.2.3 可溶性polyMOFs及其分离膜的表征方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 聚合物有机配体polyligand-x (x=9,10,11,12)表征 |
3.3.2 polyMOF-5(x) (x=9,10,11,12)的结构与形貌表征 |
3.3.3 polyMOF-5(x)基分离膜的形貌表征 |
3.3.4 polyMOF-5(x)基分离膜的离子选择性与离子分离机理 |
3.4 本章小结 |
第4章 原位法制备聚-金属有机框架(polyMOFs)基复合膜及其表征 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验药品及仪器 |
4.2.2 聚合物配体的制备 |
4.2.3 polyMOFs/PBI分离膜的构筑 |
4.2.4 polyMOFs/PBI分离膜的形貌结构以及离子分离性能的表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 聚合物配体polyBDC的表征 |
4.3.2 polyMOFs/PBI分离膜结构与形貌表征 |
4.3.3 polyMOFs/PBI分离膜的离子选择性 |
4.4 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
硕士期间发表研究论文与取得成果 |
(9)离子交换膜界面改性及应用性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 离子交换膜及其应用 |
1.2.1 离子交换膜及材料 |
1.2.2 离子交换膜应用 |
1.3 离子交换膜构效关系研究 |
1.3.1 膜主体规整形貌构建 |
1.3.2 膜表界面优化 |
1.3.3 膜中间界面优化 |
1.4 本文研究思路与研究内容 |
第2章 共价键触发孔填充改性制备离子交换膜及应用研究 |
2.1 研究背景 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验原料及药品 |
2.2.2 填充聚合物(poly (DMAEMA-co-MMA))的合成 |
2.2.3 溴化聚苯醚多孔基膜的制备 |
2.2.4 共价键触发孔填充膜的制备 |
2.2.5 填充膜DxMxBPPO结构表征与性能测试 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 填充聚合物(poly (DMAEMA-co-MMA))的合成表征 |
2.3.2 聚合物填充膜的形貌及成分表征 |
2.3.3 聚合物填充膜的离子交换容量、含水率、线性溶胀率及电导率 |
2.3.4 聚合物填充膜的碱稳定性 |
2.3.5 聚合物填充膜的单池性能 |
2.4 本章小结 |
第3章 表面功能层改性制备离子交换膜及性能研究 |
3.1 研究背景 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验原料及药品 |
3.2.2 聚合物的合成 |
3.2.3 共价键结合羧基聚合物层的阴离子交换膜(CCAPMs)的制备 |
3.2.4 CCAPMs膜结构表征与性能测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 CCAPMs膜的制备表征 |
3.3.2 CCAPMs膜的IEC、WU和SR |
3.3.3 CCAPMs膜的迁移数及I-V曲线 |
3.3.4 CCAPMs膜的离子通量和选择透过性 |
3.3.5 CCAPMs膜的zeta电位 |
3.3.6 CCAPMs膜的稳定性 |
3.3.7 CCAPMs膜的脱盐性能 |
3.4 本章小结 |
第4章 中间催化层改性制备双极膜及应用 |
4.1 研究背景 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验原料及药品 |
4.2.2 中间界面层羧基聚合物的合成 |
4.2.3 Fe(Ⅲ)DMC配位复合物的制备 |
4.2.4 双极膜的制备 |
4.2.5 双极膜的性能测试 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 中间界面层羧基聚合物的表征 |
4.3.2 双极膜的成分表征 |
4.3.3 双极膜的电流电压曲线 |
4.3.4 双极膜的电化学阻抗谱图 |
4.3.5 双极膜的产酸产碱性能 |
4.3.6 双极膜的稳定性 |
4.4 本章小结 |
第5章 溶剂响应离子膜致动器的制备与研究 |
5.1 研究背景 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验原料及药品 |
5.2.2 溴化聚苯醚的合成 |
5.2.3 聚合物(poly (DMAEMA-co-MMA))的合成 |
5.2.4 膜致动器的制备 |
5.2.5 膜致动器的性能表征 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 膜致动器的制备表征 |
5.3.2 膜致动器的形貌表征 |
5.3.3 膜致动器的红外表征 |
5.3.4 膜致动器的接触角、离子交换容量、含水率及溶胀率 |
5.3.5 膜致动器的溶剂响应行为 |
5.3.6 膜致动器的组装行为 |
5.3.7 膜致动器的举重行为 |
5.3.8 膜致动器的智能开关应用 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文及取得的其他研究成果 |
(10)钼基纳米颗粒锚定PVDF复合膜的制备及催化还原六价铬的性能研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 水中重金属六价铬的还原技术 |
1.2.1 物理法 |
1.2.2 生物法 |
1.2.3 化学法 |
1.3 化学催化还原法去除六价铬的研究进展 |
1.4 过渡金属钼基纳米材料和膜基材料在六价铬还原领域的研究进展 |
1.4.1 过渡金属钼基纳米复合材料治理水污染的研究进展 |
1.4.2 多孔膜材料的研究进展 |
1.5 课题的意义及研究内容 |
1.5.1 课题的提出及意义 |
1.5.2 本文的主要研究内容 |
第二章 实验试剂与现代分析测试技术 |
2.1 实验原料与仪器 |
2.1.1 实验药品 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 复合材料的表征测试技术 |
2.2.1 X射线衍射(XRD) |
2.2.2 原子力显微镜(AFM) |
2.2.3 红外吸收光谱(FT-IR) |
2.2.4 X射线光电子能谱(XPS) |
2.2.5 电感耦合等离子体(ICPMS) |
2.2.6 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM) |
2.2.7 拉曼光谱(Raman) |
2.2.8 场发射透射电子显微镜(FE-TEM) |
第三章 钼铁掺杂氮碳纳米颗粒负载PVDF膜催化还原六价铬性能研究 |
3.1 本章序言 |
3.2 实验药品和仪器 |
3.2.1 实验药品 |
3.2.2 实验仪器 |
3.3 Mo_xFe_y-NC@PVDF复合膜的制备、表征分析及性能评价 |
3.3.1 Mo_xFe_y-NC@PVDF复合膜的制备 |
3.3.2 Mo_xFe_y-NC@PVDF复合材料的表征 |
3.3.3 Mo_xFe_y-NC@PVDF复合材料的性能测试 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 Mo_xFe_y-NC@PVDF催化膜的表征 |
3.4.2 Mo_(0.27)Fe_(0.8)-NC@PVDF催化膜的性能评价 |
3.4.3 催化反应机理的研究 |
3.5 本章小结 |
第四章 锌掺杂硫化钼锚定PVDF复合膜催化还原六价铬的性能研究 |
4.1 本章序言 |
4.2 实验试剂和仪器 |
4.2.1 实验药品 |
4.2.2 实验仪器 |
4.3 Zn-MoS_2@PVDF复合膜材料的合成、表征及性能评价 |
4.3.1 Zn-MoS_2@PVDF复合膜材料的合成 |
4.3.2 Zn-MoS_2@PVDF复合膜材料的表征 |
4.3.3 Zn-MoS_2@PVDF复合材料的性能测试 |
4.4 结果与讨论 |
4.4.1 Zn-MoS_2@PVDF催化膜的表征 |
4.4.2 Zn-MoS_2@PVDF催化膜的性能评价 |
4.4.3 催化反应机理的研究 |
4.5 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 主要研究成果 |
5.2 主要创新点 |
5.3 研究展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的学术活动和成果情况 |
四、CTP复合膜电渗析输送金属离子机理探讨(论文参考文献)
- [1]Na2S2O3硫化废酸中Cu2+的反应行为及双极膜电渗析工艺的研究[D]. 王星凯. 太原理工大学, 2021(01)
- [2]聚合物包覆膜电渗析在酸浓缩及钒传输分离中的应用及机理研究[D]. 康代豪. 青岛科技大学, 2021(01)
- [3]铅锌冶炼高盐废水零排放系统设计改造及应用研究[D]. 侯郊. 昆明理工大学, 2020(05)
- [4]纳滤分离煤化工浓盐水的效能及膜污染机理研究[D]. 李琨. 哈尔滨工业大学, 2020
- [5]中华墨纳米流体的制备及其太阳能海水淡化的应用研究[D]. 丁秦. 北京化工大学, 2020(02)
- [6]丙纶均相离子交换膜的制备及其在电渗析中的应用[D]. 刘玉萍. 苏州大学, 2020(02)
- [7]高通量超疏水的梯度结构复合膜及膜蒸馏应用[D]. 邵钰珊. 大连理工大学, 2020(02)
- [8]金属有机框架基分离膜的构筑及离子分离性能研究[D]. 王鑫. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [9]离子交换膜界面改性及应用性能研究[D]. 肖新乐. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [10]钼基纳米颗粒锚定PVDF复合膜的制备及催化还原六价铬的性能研究[D]. 高梦雪. 合肥工业大学, 2020(02)