功能化MWCNTs&PVDF超滤膜的制备应用研究课件.ppt

1、功能化MWCNTsPVDF超滤膜的制备及应用研究 姓名：曾广勇(学术型)专业：化学工程导师：余宗学 研究目的及意义研究目的及意义国内外研究现状国内外研究现状主要研究内容主要研究内容研究的可行性研究的可行性可能存在的问题可能存在的问题进程安排进程安排 汇报提纲功能化功能化MWCNTsPVDFMWCNTsPVDF超滤膜的制备及其性能研究超滤膜的制备及其性能研究 研究目的及意义 研究背景：研究背景：水资源匮乏，污染严重；膜处理是“21世纪的水处理技术”。类别类别 孔径孔径 推动力推动力 微滤（MF）0.05-10um压差0.1MPa 超滤（UF）2-20nm 压差0.1-1MPa 纳滤（NF）2-5

2、nm 压差0.5-1.5MPa 反渗透（RO）几乎无孔 压差1-10MPa功能化功能化MWCNTsPVDFMWCNTsPVDF超滤膜的制备及其性能研究超滤膜的制备及其性能研究研究目的及意义 超滤是通过膜孔筛除作用对大分子和小分子进行分离。常见的超滤膜原料如聚偏氟乙烯（PVDF）、聚醚砜（PES）等亲水性能较低，制备出的超滤膜抗污染性能差，故常通过无机纳米粒子共混和有机分子接枝等方法对超滤膜进行改性。无机纳米材料无机纳米材料比表面积大活化中心多机械强度大亲水性能强功能化功能化MWCNTsPVDFMWCNTsPVDF超滤膜的制备及其性能研究超滤膜的制备及其性能研究针对问题：针对问题：研究目的及意义

3、无机纳米粒子共混纳米粒子的选择纳米粒子的分散性研究目的：研究目的：提高超滤膜特定性能纳米粒子功能化改性功能化功能化MWCNTsPVDFMWCNTsPVDF超滤膜的制备及其性能研究超滤膜的制备及其性能研究国内外研究现状 1.1.超滤膜应用领域现状超滤膜应用领域现状 国外从事超滤膜及膜设备的生产和经营单位较多，1998年就达300多家，主要用于处理饮用水等。而国内超滤技术则主要用于电力、钢铁、化工等工业废水处理领域。2.2.超滤膜无机纳米改性现状超滤膜无机纳米改性现状 纳米TiO2 纳米TiO2具有超强的亲水性能，且分散性和光催化活性良好，目前已成为有机膜无机改性最广泛的材料之一。功能化功能化MW

4、CNTsPVDFMWCNTsPVDF超滤膜的制备及其性能研究超滤膜的制备及其性能研究E.Yuliwati,A.F.Ismail,et al.Effect of modified PVDF hollow fiber submerged ultrafiltration membrane for refinery wastewater treatmentJ.Desalination,2011,283(1):214-220.闫勇,赵长伟,曾楚怡,等.TiO2纳米粒子对PVDF超滤膜的结构与性能影响研究J.水处理技术,2011,37(8):35-39.国内外研究现状 纳米Al2O3 纳米Al2O3比表面

5、较大、孔隙率高，将其添加到聚合物膜材料之中，不仅能提高膜的亲水性及抗污染性，还能改善膜的机械性能。纳米SiO2是一种无污染的超微细无机新材料。其粒径小、长径比高、比表面积大，分散性能好。由于其表面有丰富羟基，故表面效应强，与膜材料表现出良好的相容性。Lu Yan,Sun Hong,Meng Li Li,et al.Application of the Al2O3PVDF nanocomposite tubular ultrafiltration(UF)membrane for oily wastewater treatment and its antifouling researchJ.Sep

6、aration and Purification Technology,2009,66(2):347-352.功能化功能化MWCNTsPVDFMWCNTsPVDF超滤膜的制备及其性能研究超滤膜的制备及其性能研究Zhang Simeng,Wang Rongshu.Development of phosphorylated silica nanotubes(PSNTs)/polyvinylidene fluoride(PVDF)composite membranes forwastewater treatmentJ.Chemical Engineering Journal,2013,230(15)

7、:260-271.俞丽芸,许振良,韩灵凤.PVDF-SiO2中空纤维复合膜的制备和表征J.华东理工大学学报(自然科学版),2010,36(1):1-5.纳米SiO2国内外研究现状功能化功能化MWCNTsPVDFMWCNTsPVDF超滤膜的制备及其性能研究超滤膜的制备及其性能研究纳米碳材料 MWCNT硬度大，具有良好的柔韧性。研究表明，多壁碳纳米管能增大膜的表面粗糙度，影响膜的孔隙率和孔径，从而提高了膜的纯水膜通量和对牛血清白蛋白的截留率和膜的润湿性能和机械性能。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是目前世界上最轻的、最硬的纳米材料。GO 和 f-GO具有较高的比表面积，且表面含有大

8、量的亲水基团，能提高膜的润湿性能。Zhao Yufen,Xua Zhiwei.Effect of graphite oxide and multi-walled carbon nanotubes on the microstructure and performance of PVDF membranesJ.Separation and Purification Technology,2013,103:7883.赵小宁.改性碳纳米管/聚偏氟乙烯纳米复合膜的制备、表征及其性能研究D.吉林;东北师范大,2012.Wang Zonghua,Yu Hairong.Novel GO-blended PV

9、DF ultrafiltration membranesJ.Desalination,2012,299:50-54.主要研究内容功能化功能化MWCNTsPVDFMWCNTsPVDF超滤膜的制备及其性能研究超滤膜的制备及其性能研究MWCNTs的功能化超滤膜污染机理探究MWCNTsPVDF超滤膜的制备共混超滤膜的性能测试及表征超滤膜制备条件分析解决分散问题确定最佳制膜条件体现纳米粒子作用宏观与微观结合点核心部分研究的可行性a.MWCNTs酸化实验步骤 1.1.技术可行性技术可行性功能化功能化MWCNTsPVDFMWCNTsPVDF超滤膜的制备及其性能研究超滤膜的制备及其性能研究研究的可行性功能化功

10、能化MWCNTsPVDFMWCNTsPVDF超滤膜的制备及其性能研究超滤膜的制备及其性能研究b.KH560改性MWCNTs机理研究的可行性c.相转化法制备超滤膜示意图 功能化功能化MWCNTsPVDFMWCNTsPVDF超滤膜的制备及其性能研究超滤膜的制备及其性能研究研究的可行性2.2.实验条件可行性实验条件可行性 实验室具备MWCNTs功能化改性和共混超滤膜制备、评价的仪器及药品。表征手段如：FTIR、XRD、TGA、SEM、XPS、AFM可在化工院、重点实验室及邻近高校完成。功能化功能化MWCNTsPVDFMWCNTsPVDF超滤膜的制备及其性能研究超滤膜的制备及其性能研究研究的可行性3.

11、3.预期结果预期结果a.对MWCNTs成功进行功能化改性、且改性后MWCNTs的在有机溶剂和铸膜液中的分散性均有所增强b.成功制备功能化MWCNTsPVDF超滤膜c.对共混超滤膜进行测试和表征，发现其在某些方面的性能得以增强功能化功能化MWCNTsPVDFMWCNTsPVDF超滤膜的制备及其性能研究超滤膜的制备及其性能研究研究的可行性功能化功能化MWCNTsPVDFMWCNTsPVDF超滤膜的制备及其性能研究超滤膜的制备及其性能研究4.4.前期已开展的工作前期已开展的工作a.功能化MWCNTs的FT-IR图谱研究的可行性b.功能化MWCNTs的TGA分析功能化功能化MWCNTsPVDFMWCN

12、TsPVDF超滤膜的制备及其性能研究超滤膜的制备及其性能研究研究的可行性5.5.已取得的成果已取得的成果功能化功能化MWCNTsPVDFMWCNTsPVDF超滤膜的制备及其性能研究超滤膜的制备及其性能研究1 余宗学,曾广勇,何毅,梁灵,马瑜,吕亮.无机粒子改性PVDF膜处理油田含油废水的研究进展.工业水处理已接收，CSCD核心收录。2 余宗学,曾广勇,潘洋,李泽明,方景毅,何毅.纳米Al2O3和TiO2对PVDF膜结构与性能的影响研究.工程塑料应用已接收，CSCD核心收录。可能存在的问题1.KH5601.KH560改性的方法选择：改性的方法选择：需查阅大量文献，根据反应机理，确定具体改性方案，

13、进行大量条件优化实验，将KH560成功接枝到MWCNTs上。2.2.超滤膜制备条件超滤膜制备条件：超滤膜的厚度、孔径、孔隙率的控制是整个研究的重点。其受很多因素的影响，如：凝胶浴种类、温度、预蒸发时间、铸膜液比例等。共混膜制备过程中，需严格控制这些反应条件。3.3.膜受污染的机理分析：膜受污染的机理分析：对于膜受污染中的污染物和污染机理分析，目前还未有统一的定论。需找到和提出与自己实验结论最合理的机理。功能化功能化MWCNTsPVDFMWCNTsPVDF超滤膜的制备及其性能研究超滤膜的制备及其性能研究进程安排序号序号设计（论文）各阶段内容设计（论文）各阶段内容起止日期起止日期1查阅文献，了解国内外研究现状，明确研究目的及意义2015.03 2确定实验方案、准备仪器和药品2015.043对MWCNTs进行功能化改性，制备出MWCNTs PVDF共混超滤膜2015.05-2015.084共混膜的评价及表征2014.09-2014.115撰写毕业论文2015.12-2016.02功能化功能化MWCNTsPVDFMWCNTsPVDF超滤膜的制备及其性能研究超滤膜的制备及其性能研究