论文摘要
随着社会经济和工业的不断发展,资源节约、环境保护成为主题。在工业迅速发展的今天,石油的开采量持续增加,然而因开采石油造成的水污染成为当今难题。世界各国都在想尽办法来处理石油污水,减少石油污水对自然环境和动植物健康造成的危害。污水处理方法很多,有物理法、化学法和电化学法等多种。膜分离技术是最近三十年发展起来的处理污水的方法。但是在处理石油污水时遇到一个难以解决的问题——膜污染。膜污染问题导致资源的浪费、效率低下等多种问题。在理解膜分离过程中膜污染的原因之后,结合金属钛的优越的物理化学性质和掺硼金刚石薄膜优越的电化学性质,提出在多孔钛膜上沉积掺硼金刚石薄膜制备一种新型的复合材料来解决膜污染问题。这种新型的复合材料是利用热丝法化学气相沉积技术制备的,因多孔钛膜是一种新型的基底材料,所以需要重新对沉积工艺技术进行改进和完善。在沉积制备掺硼金刚石/多孔钛（BDD/Ti）复合膜电极过程中,本文对影响金刚石薄膜生长的各种因素进行了研究。本文中主要研究了基底预处理、基底温度和碳源浓度三个因素对金刚石生长的影响,同时还测试了不同复合膜的膜通量及其自清洁效率。为详细分析金刚石的表面形貌变化、薄膜中金刚石的纯度和组成薄膜各组分的物质,分别用扫描电子显微镜、拉曼光谱分析仪和X-射线衍射仪对制备BDD/Ti复合膜表面进行测试分析。利用自制的设备对样品的膜通量进行测试。经过分析后得出结论,机械研磨法是比较适合的预处理方法,此方法的使用可以提供更多的金刚石形核点,提高金刚石的形核密度。沉积实验中最佳的基底温度是800℃,此温度下生长的金刚石形状规则清晰,质量较好。碳源浓度对金刚石生长的影响是十分复杂的,同时还间接影响碳化钛的形成。低碳源浓度下,金刚石的生长质量较好;高碳源浓度下,金刚石的生长质量较差,但是可以阻止碳化钛的形成。由于碳化钛的存在会严重影响BDD/Ti复合膜电极的使用寿命,所以在制备过程中希望生成的碳化钛越少越好。在综合分析之后进一步改善沉积工艺并得出一种简单新颖的沉积方法——两步法。此方法的使用可以减少沉积过程碳化钛的形成且能够获得高质量的掺硼金刚石薄膜。通过测试不同样品的膜通量可以推测出不同复合膜电极的自清洁效率和使用效果。经过分析之后证实BDD/Ti复合膜电极在污水处理方面优越于普通的多孔钛膜,且不同质量的复合膜电极进行污水处理会产生不同的效果和效率。对实验结果进行判断分析之后,寻找出在实际应用中最佳BDD/Ti复合膜电极的沉积条件。BDD/Ti复合膜电极具有节约资源、高效节能等优点,在污水处理方面拥有一个良好的应用前景。
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相关论文文献
- [1].BDD/Ti复合膜电化学特性及其在含油废水中的应用[J]. 人工晶体学报 2013(11)