聚苯胺纳米纤维表面改性超滤膜

论文摘要

把纳米材料应用于分离膜制备,得到高性能纳米复合膜近年来已成为膜技术领域内的一个前沿研究方向。聚苯胺（PANI）是一种导电聚合物,由于可以从分子级别上控制其掺杂/脱掺杂状态,在膜技术领域有较广泛的应用前景。本课题组开创性地将聚苯胺纳米纤维应用于分离膜制备。本文属于这一研究的一部分,主要研究聚苯胺纳米纤维对液体分离膜的表面改性技术,包括分步原位聚合和超薄层复合两种方法。应用分步原位聚合法制备了聚苯胺纳米纤维聚砜（PS）复合膜。该法将直接原位聚合法中苯胺在膜表面的吸附过程和聚合过程分开进行,控制苯胺聚合体系中掺杂酸的种类和浓度、较低的氧化剂浓度和反应时间,使聚苯胺纳米纤维在PS膜表面均匀生长,制得PANI/PS复合膜。该复合膜与基膜相比具有较高的亲水性能、截留性能和抗污染性能,还有一定的pH敏感性,该复合膜的通量和截留性能与制膜时的反应时间有关:随着反应时间的延长,复合膜纯水通量下降,PEG35K截留率呈上升趋势。应用超薄层复合法制备了聚苯胺纳米纤维-聚乙烯醇（PVA）/PS复合膜。该法将聚苯胺纳米纤维与PVA混合后涂覆于PS表面干燥成膜,通过控制PVA的浓度、交联度和聚苯胺纳米纤维的含量,制得性能较好的PANI-PVA/PS复合膜。该复合膜与纯PVA/PS复合膜相比具有较高的亲水性能和通量。该复合膜的通量和截留性能与聚苯胺纳米纤维含量有关:随着聚苯胺纳米纤维的含量的上升,复合膜纯水通量上升,PEG35K截留率呈下降趋势。本文为纳米材料应用于分离膜制备提供了新的思路和方法。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 液体分离膜的研究进展
• 1.1.1 原理和特点
• 1.1.2 液体分离膜的改性技术
• 1.2 纳米复合膜的研究进展
• 1.2.1 纳米材料简介
• 1.2.2 纳米复合膜制备方法及性能
• 1.3 聚苯胺相关研究简述
• 1.3.1 聚苯胺结构及其掺杂特性
• 1.3.2 聚苯胺材料在分离膜领域的应用
• 1.3.3 原位聚合法制备聚苯胺纳米复合材料
• 1.4 本文主要工作内容
• 第二章 分步原位聚合法制备聚苯胺纳米纤维复合膜
• 2.1 实验材料与方法
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 纳米复合膜的制备
• 2.1.3 纳米复合膜的结构与性能表征
• 2.1.4 纳米复合膜亲水性能测试
• 2.1.5 纳米复合膜的选择透过性能测试
• 2.1.6 纳米复合膜的抗污染性能测试
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 分步原位聚合法制膜条件探索
• 2.2.2 纳米复合膜的化学结构
• 2.2.3 纳米复合膜的亲水性能
• 2.2.4 纳米复合膜的渗透选择性
• 2.2.5 纳米复合膜的pH 敏感性
• 2.2.6 纳米复合膜的抗污染性
• 2.3 本章小结
• 第三章 制备聚苯胺纳米纤维-聚乙烯醇/聚砜复合膜的初步研究
• 3.1 实验材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 纳米复合膜制备
• 3.1.3 纳米复合膜的结构与形貌表征
• 3.1.4 纳米复合膜的亲水性能测试
• 3.1.5 纳米复合膜的选择透过性能测试
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 超薄层复合法制膜条件探索
• 3.2.2 纳米复合膜的形貌与化学结构
• 3.2.3 纳米复合膜的亲水性能
• 3.2.4 纳米复合膜的选择透过性能
• 3.3 本章小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.1.1 分步原位聚合法制备PANI/PS 复合膜
• 4.1.2 超薄层复合法制备PANI-PVA/PS 复合膜
• 4.2 展望
• 4.2.1 未来的功能膜
• 4.2.2 进一步提高选择透过性能
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢