金属有机框架的合成及混合基质膜在水处理中的应用

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hmei_0
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
金属有机框架(MOFs)材料具有孔结构可调、比表面积高、稳定性和兼容性好等独特性质,以MOFs颗粒作为填料制备的混合基质膜,能够有效解决无机填料与聚合物基底相容性差引起的膜缺陷问题,因而成为膜分离领域的研究热点。本研究以制备高性能的MOF混合基质膜为出发点,用于水脱盐处理过程。首先分别采用溶剂(水)热合成法和微波辅助合成法制备了ZIF-8、Ui O-66和MIL-101(Cr)三种典型金属有机框架材料。其中采用溶剂热合成法首次制备了绣球花状的新形貌ZIF-8晶体,并提出该形貌的出现与颗粒自组装生长和Oswald熟化过程有关,而采用微波辅助合成法制备的菱形十二面体ZIF-8结晶度高,形貌规整且热稳定性良好。微波辅助合成法成功将Ui O-66和MIL-101(Cr)的合成时间缩短至5 min和30 min,极大提高了反应效率,所得产物均为正八面体结构,Ui O-66和MIL-101(Cr)的比表面积可高达1500 m2·g-1和2667 m2·g-1,孔体积分别为0.65 cm3·g-1和1.37 cm3·g-1,孔径分布主要集中在0.8-1.84 nm和0.8-2.7 nm范围内,其高度有序的孔道结构具有良好的筛分性能。进而,将微波辅助合成法制得的MOFs颗粒作为填料,采用相转化法制备MOF混合基质膜,研究了PVDF浓度、MOF种类和MOF掺杂量对混合基质膜的形貌、吸水溶胀性和机械性能的影响,并测试MOF混合基质膜在水脱盐处理过程中的性能。结果显示,PVDF浓度在10 wt%~20 wt%间,MOF掺杂量为10 wt%和20 wt%时,获得的混合基质膜厚度均匀且致密,其吸水率和溶胀度在一定范围内随着亲水性MOF掺杂量增多而增大。与纯PVDF膜相比,掺杂亲水性MIL-101(Cr)和Ui O-66晶体制备的混合基质膜水通量显著提高,其中膜U-20%-30%的水通量高达725.7 L·m-2·h-1·MPa-1,而疏水性ZIF-8的掺入对混合基质膜水通量影响并不明显。利用不同MOFs有序孔道结构对盐溶液中离子的筛分效应提升了膜的脱盐率,混合基质膜U-20%-30%和Z-20%-20%对Na Cl、Mg SO4和Al Cl3的脱除率分别在96%、97%和98%以上,而膜M-20%-20%对于三种盐的脱除率均低于90%。综合评价,混合基质膜U-20%-30%脱盐率介于NF90-4040和SWC6-4040两种商用膜(91%和99%)之间,且水通量是商用膜NF90-4040和SWC6-4040的3.5倍和3.8倍,循环稳定性好,具有良好的商业化前景。
其他文献
化石能源快速消耗致使能源危机和环境污染加剧,可再生能源引起了世界各国的重视。作为可再生能源的太阳能具有用之不尽、分布广泛、无污染等优点已成为世界各国竞相开发利用的焦点,其中分布式光伏发电是太阳能的主要利用方式之一。微逆变器因其体积小、发电量多、安装灵活方便、低成本、易扩展和热插拔等优点,逐渐应用于分布式光伏发电。然而,在光伏微逆变器中,光伏组件输出恒定功率,而传输到网侧的功率却含有二倍频扰动,输入
手性无机氧化物材料,因其光学活性、强耐压耐热性质、宽波长响应性等性质,在材料领域具有广阔的应用前景,而受到人们的广泛关注。目前,人们已经合成了介观结构类别众多、具有
助力外骨骼机器人受到全世界机器人相关领域工作者的广泛关注和研究,它将人类“智力”与机器人“体力”完美结合,提高人体运动性和耐久性,在医疗康复、军事和工业等领域应用较广。目前,助力外骨骼机器人在下肢、上肢或单关节方面研究较多,且产品价格昂贵;全身助力外骨骼机器人大多是应用于医疗康复领域,驱动功率较低,难以满足重负载助力的需求。因此,研究一款结构灵活与助力性能强且价格合理的全身助力外骨骼机器人具有重要
随着消费者对智能穿戴产品热情的增加,市场上智能穿戴产品越来越丰富,但是大多数产品定位不明确,目标消费人群不清晰,产品没有鲜明的特色,不能满足消费者的价值需求,这些产品
通常针对照明产品研究供应链优化为基础,在勤上移动照明产品的研究与实践中,配合公司未来五年发展规划,主要讨论如何使照明产品勤上光电优化供应链整合,搭建移动照明产品LED
多种分布式电源构成的微电网具有电源多元化、控制多样化以及负荷多变化的特点,因此对微电网协调控制策略的研究具有重大意义。为实现微电网中多种分布式电源所发功率的合理分配以及绿色能源的最大利用,本文以含有多种分布式电源的微电网为研究对象,根据各分布式电源发电特性,设计了基于下垂控制和一致性原理的分层协调控制策略,并搭建了多源微电网仿真模型,验证了所提控制策略的有效性。为分析研究含有多种分布式电源的微电网
互联网逐渐成为人们获取信息和娱乐的主要途径,在互联网行业中,互联网广告成为了最主要的盈利模式,流量变现已成为互联网产品中非常重要的评价标准。为了衡量互联网广告效果,引入广告点击率作为重要指标,广告点击率高说明所投放的互联网广告的效果好。因此,广告点击率预估成为一项重要的工作,准确的预估可以提升广告的投放效果,从而帮助广告主在正确的媒体,找到正确的受众,投放正确的广告。逻辑回归模型为最简单的且工业界
遥感技术已经成为一种主要的海上筏式水产养殖区监测技术。近年来,深度学习在遥感领域取得了巨大的进步。然而,由于筏式水产养殖区的海洋环境较为复杂,使用基于深度学习的方法在遥感影像中提取养殖区时会产生“粘连现象”。“粘连现象”的产生主要包含两个原因,一方面,遥感影像中筏式水产养殖区的边界往往会由于复杂的海洋环境变得模糊;另一方面,受水产养殖作物的生长阶段和采收状态的影响,一些筏架吃水较深,筏式水产养殖区
学位
β-半乳糖苷酶(EC3.2.1.23)属于糖苷水解酶类,它可以水解乳糖,生成半乳糖与葡萄糖。β-半乳糖苷酶是一类被众多权威机构认定为安全无毒的生物酶制剂,该酶可以广泛应用在医药、食品、环境保护和基因工程等方面。在食品和医药领域,通过水解食物中的乳糖,可使乳糖不耐受症状得到缓解,为人们生活水平的提高起到了极大的帮助作用。为了获得高产β-半乳糖苷酶的菌株方便其在工业中应用,本文人工合成了一个来源于米曲