锆基MOFs(有机-金属骨架)纳米颗粒对聚偏氟乙烯(PVDF)膜的改性研究

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本文基于功能性锆基金属有机框架(MOFs)纳米颗粒对聚偏氟乙烯(PVDF)膜的抗污性能、染料废水处理性能以及油包水乳液分离性能的改性研究。将TiO2/UiO-66-NH2(TiUN)纳米复合材料引入PVDF铸膜液中,采用相转化法制备了新型聚偏氟乙烯/TiO2/UiO-66-NH2(PVDF/TiUN)膜。TiO2与UiO-66-NH2的互联提高了膜的光催化能力,使PVDF/TiUN膜具有良好的自清洁能力。经定量测试结果表明,PVDF/TiUN膜对罗丹明B的光降解动力学和效率较原膜均有提升,降解率高达88.1%。其次,PVDF/TiUN膜对牛血清白蛋白(BSA)的排斥和透膜性能优于其他配比的测试膜,表明TiUN的添加可以提高膜的亲水性。BSA的去除率可以达到98.14%,通量回复率达到了惊人的95.37%。PVDF/TiUN膜具有良好的抗污染性能和分离性能。在对膜的自清洁性能测试中,研究证明PVDF/TiUN膜具有良好的自清洁性能,光催化处理后的水通量可完全恢复,经过十次的循环测试,回复率仍然很高。成功的制备了纳米材料DUT-52和DUT-52-TF,并采用外延生长方法将两种纳米材料分别负载到膜的表面,成功制备了两种改性膜。在对改性膜的疏水性表征中,DUT-52-TF/PVDF改性膜的表面水接触角高达161°,证明超疏水改性膜的成功制备。在油包水分离测试中,我们发现DUT-52-TF/PVDF改性膜对乳液的通量要高于比DUT-52/PVDF改性膜,且DUT-52-TF/PVDF膜对三种不同种类的油水乳液的分离效果都很明显,其中对十六烷的分离效果最优,分离率高达99.4%。这些结果表明使用DUT-52-TF/PVDF改性膜疏水膜可以以更经济的方法使用重力驱动过滤进行废水处理的可行性。
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