BDD-Ti復(fù)合膜電極的制備工藝研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的不斷發(fā)展，資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)成為主題。在工業(yè)迅速發(fā)展的今天，石油的開(kāi)采量持續(xù)增加，然而因開(kāi)采石油造成的水污染成為當(dāng)今難題。世界各國(guó)都在想盡辦法來(lái)處理石油污水，減少石油污水對(duì)自然環(huán)境和動(dòng)植物健康造成的危害。污水處理方法很多，有物理法、化學(xué)法和電化學(xué)法等多種。膜分離技術(shù)是最近三十年發(fā)展起來(lái)的處理污水的方法。但是在處理石油污水時(shí)遇到一個(gè)難以解決的問(wèn)題--膜污染。膜污染問(wèn)題導(dǎo)致資源的浪費(fèi)、效率低下等多種問(wèn)題。
　　

2、在理解膜分離過(guò)程中膜污染的原因之后，結(jié)合金屬鈦的優(yōu)越的物理化學(xué)性質(zhì)和摻硼金剛石薄膜優(yōu)越的電化學(xué)性質(zhì)，提出在多孔鈦膜上沉積摻硼金剛石薄膜制備一種新型的復(fù)合材料來(lái)解決膜污染問(wèn)題。這種新型的復(fù)合材料是利用熱絲法化學(xué)氣相沉積技術(shù)制備的，因多孔鈦膜是一種新型的基底材料，所以需要重新對(duì)沉積工藝技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和完善。在沉積制備摻硼金剛石/多孔鈦(BDD/Ti)復(fù)合膜電極過(guò)程中，本文對(duì)影響金剛石薄膜生長(zhǎng)的各種因素進(jìn)行了研究。本文中主要研究了基底預(yù)處理、基

3、底溫度和碳源濃度三個(gè)因素對(duì)金剛石生長(zhǎng)的影響，同時(shí)還測(cè)試了不同復(fù)合膜的膜通量及其自清潔效率。
　　 為詳細(xì)分析金剛石的表面形貌變化、薄膜中金剛石的純度和組成薄膜各組分的物質(zhì)，分別用掃描電子顯微鏡、拉曼光譜分析儀和X-射線衍射儀對(duì)制備BDD/Ti復(fù)合膜表面進(jìn)行測(cè)試分析。利用自制的設(shè)備對(duì)樣品的膜通量進(jìn)行測(cè)試。
　　 經(jīng)過(guò)分析后得出結(jié)論，機(jī)械研磨法是比較適合的預(yù)處理方法，此方法的使用可以提供更多的金剛石形核點(diǎn)，提高金剛石的形核密

4、度。沉積實(shí)驗(yàn)中最佳的基底溫度是800℃，此溫度下生長(zhǎng)的金剛石形狀規(guī)則清晰，質(zhì)量較好。碳源濃度對(duì)金剛石生長(zhǎng)的影響是十分復(fù)雜的，同時(shí)還間接影響碳化鈦的形成。低碳源濃度下，金剛石的生長(zhǎng)質(zhì)量較好；高碳源濃度下，金剛石的生長(zhǎng)質(zhì)量較差，但是可以阻止碳化鈦的形成。由于碳化鈦的存在會(huì)嚴(yán)重影響B(tài)DD/Ti復(fù)合膜電極的使用壽命，所以在制備過(guò)程中希望生成的碳化鈦越少越好。在綜合分析之后進(jìn)一步改善沉積工藝并得出一種簡(jiǎn)單新穎的沉積方法--兩步法。此方法的使用可以

5、減少沉積過(guò)程碳化鈦的形成且能夠獲得高質(zhì)量的摻硼金剛石薄膜。通過(guò)測(cè)試不同樣品的膜通量可以推測(cè)出不同復(fù)合膜電極的自清潔效率和使用效果。經(jīng)過(guò)分析之后證實(shí)BDD/Ti復(fù)合膜電極在污水處理方面優(yōu)越于普通的多孔鈦膜，且不同質(zhì)量的復(fù)合膜電極進(jìn)行污水處理會(huì)產(chǎn)生不同的效果和效率。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行判斷分析之后，尋找出在實(shí)際應(yīng)用中最佳BDD/Ti復(fù)合膜電極的沉積條件。BDD/Ti復(fù)合膜電極具有節(jié)約資源、高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，在污水處理方面擁有一個(gè)良好的應(yīng)用前景。