管式煤基炭膜親水改性及性能研究.pdf

1、煤基炭膜作為一種新型的無機(jī)微濾膜，其具有良好的熱穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)電性、且孔結(jié)構(gòu)可調(diào)、生產(chǎn)成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。在含油廢水，染料廢水等難降解有機(jī)廢水處理領(lǐng)域中具有廣闊應(yīng)用前景。但炭膜一般為疏水膜，水通量低，且在易造成嚴(yán)重的膜污染引起水通量下降等問題。
　　 本研究采用雙氧水、硝酸和磷酸對(duì)煤基炭膜進(jìn)行親水性改性，探索了炭膜表面化學(xué)性質(zhì)變化與膜性能之間的影響規(guī)律。同時(shí)，采用納米二氧化鈦(TiO2)負(fù)載親水改性炭膜，探索了TiO2與改性炭

2、膜表面含氧官能團(tuán)之間相互作用機(jī)制，也為高性能TiO2/炭膜電催化膜制備奠定基礎(chǔ)。采用X射線光電能譜、紅外、熱重等方法研究了不同酸改性對(duì)炭膜表面含氧官能團(tuán)變化，探索了炭膜表面化學(xué)變化對(duì)炭膜性能的影響。結(jié)果表明，經(jīng)雙氧水和硝酸改性后在炭膜表而主要是引入了含氧官能團(tuán)羧基(-COOH)和羥基(-OH)等，改善了炭膜的親水性能，其純水通量提高了21.9-128.8％。而磷酸改性主要是在炭膜表面形成了酯基或者內(nèi)酯基等官能團(tuán)，使其疏水性能得到提高，其

3、純水通量降低近一半。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)不同酸改性后對(duì)炭膜孔結(jié)構(gòu)及截留性能并未產(chǎn)生明顯的影響。探索硝酸濃度和溫度對(duì)炭膜表面含氧官能團(tuán)調(diào)控機(jī)制。結(jié)果表明，硝酸氧化在炭膜上引入含氧官能團(tuán)與硝酸濃度和反應(yīng)溫度密切相關(guān)，其氧化過程分為兩步步驟：首先-C-O、-C=O官能團(tuán)很容易引入，然后其進(jìn)一步氧化至-COO。第二步為控制步驟，需要通過提高硝酸濃度和反應(yīng)溫度來實(shí)現(xiàn)?？疾炝薚iO2負(fù)載與炭膜表面含氧官能團(tuán)之間作用規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，納米TiO2負(fù)載與炭膜表面的