光化学接枝制备聚偏氟乙烯-聚乙二醇(PVDF-g-PEG)复合膜及其抗污染性能研究

来源 :浙江师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:waitvl
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
目前全球水污染已经成为当今世界所需面临的重大环境问题之一。这也加快了水处理技术的发展。膜法水处理技术由于其耗能低、见效快、效果好等优点得到了工业界的重视。但是膜污染问题让其在基础投资高的基础上又增加了昂贵的后期维护成本,这也成为了制约膜法水处理技术发展的重要因素。如何使用新的方法来降低膜污染,并了解膜污染的机制,已经成为了该研究方向的热点问题。
  本文尝试通过膜改性的方法来提高膜的抗污染能力。通过光化学接枝制备聚偏氟乙烯-聚乙二醇(PVDF-g-PEG)复合膜,并对原膜和改性膜进行表征和性能测试。根据扩展的Derjaguin-Landau-verwey-overbeek(XDLVO)理论对改性膜表面和污染物之间的热力学原理进行分析,为膜的抗污染性能提供理论支撑。本研究主要内容如下:
  (1)本研究提出通过使用光化学接枝的方法将聚乙二醇(PEG)固定在聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面的方法,以提高了原有商业聚偏氟乙烯(PVDF)膜本身的性质。通过光引发剂二苯甲酮(BP)在紫外线下能够在膜上产生活性位点,长链亲水性有机物聚乙二醇(PEG)能够成功接枝在膜表面。扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等分析表明了聚乙二醇(PEG)在聚偏氟乙烯(PVDF)膜上的成功接枝。表面亲水性有了显著提高,从原膜到最优膜,水接触角从70°降低到51°。通过光化学接枝改性之后,得到的最优膜在对浓度为20mg/L腐殖酸(HA)溶液时进行循环过滤测试时达到98.2%的通量回收率,在对1g/L牛血清蛋白(BSA)溶液进行循环过滤测试时达到90.1%的通量回收率,在对1g/L的酵母浸出液(YEF)进行循环过滤测试时达到74.85%的通量回收率。此外,考虑到在接枝过程中部分聚乙二醇(PEG)长链可能接枝在膜孔内,这也是造成膜通量下降的重要原因。聚乙二醇(PEG)的长链结构使得其在酸性条件下对pH具有一定的敏感性。
  (2)本文对改性膜的抗污染性能的理论机制进行研究。经研究发现,根据扩展的Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek(XDLVO)理论可知,膜的抗污染性能提高的根本原因是膜表面的热力学性质的改变和膜表面形貌的改变。在本研究中,基于扩展的Derjaguin-Landau-verwey-overbeek(XDLVO)理论,对改性膜表面和牛血清蛋白(BSA)、腐殖酸(HA)、酵母浸出液(YEF)、污泥等污染物中的热力学原理进行分析,分析表明,膜表面热力学性质的变化和膜表面形态的变化会引发污染物和膜表面两者之间的相互作用能的变化,为膜的抗污染性能提供理论支撑。
其他文献
印染废水生化出水含有不少难降解的成色有机物,COD和色度很高,无法满足水质回用的标准。它是由众多难挥发、难降解的芳香类和脂肪类化合物组成的混合物,这些污染物进入水体后会对人体和生态造成不小的危害,所以需要对其进行严格的处理。本文通过对活性炭和活性白土两种吸附剂,加入硝酸和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)进行复合改性,制备了新型的复合改性吸附剂,通过正交实验探究了最佳改性条件,并用该吸附剂对溴酚蓝溶
学位
经济社会的快速发展带来了一系列的环境问题。其中水污染日益严峻,随着科技的进步,我们从水中检测到的有机污染物种类越来越多,也受到了越来越多的关注。众所周知,青霉素是20世纪科学史上最伟大的发现之一,也是第一种被发现的抗生素。抗生素被广泛的应用于医疗、农业和畜牧业中。随着抗生素的大量使用,导致各种设施(如污水处理厂、农场和医院)不断排放抗生素到水环境中,对饮用水安全和生态安全造成潜在危害,为了解决水环
学位
石墨相氮化碳(graphitic carbon nitride,g-C3N4)是一种类石墨结构的聚合物,近年来,由于其可调节的电子性能和出色的化学稳定性,在光催化领域引起了极大的关注。并且,通过廉价的前驱体如尿素、双氰胺、硫脲或三聚氰胺等物质,可以便捷的制备g-C3N4,使得石墨相氮化碳在太阳能转换和环境修复领域得到了广泛的应用。g-C3N4上六个氮具有孤电子对(又称nitrogen pots)是
学位
消毒副产物(DBPs)是饮用水消毒过程中,消毒剂与水中的一些天然有机物(NOM)、有机污染物以及溴化物、碘化物等无机物发生化学反应而产生的具有毒性的物质,根据其是否含有氮元素的特点可分为非含氮消毒副产物(C-DBPs)和含氮消毒副产物(N-DBPs)。相对于C-DBPs(三卤甲烷和卤乙酸)而言,N-DBPs具有更高更强的细胞毒性和遗传毒性。生物体内的谷胱甘肽(GSH)可与含氮消毒副产物等外源化合物
学位
微塑料已成为新的全球性环境污染问题,它在世界各地的海水、淡水、沉积物和生物体中不断检出。作为强吸附剂,微塑料可以吸附共存的有机污染物,进而改变其环境行为和毒性。因而,微塑料与有机污染物的相互作用强度和机理是全面评估两者的环境风险和深度研究微塑料毒性机制的必要信息。但由于微塑料研究仍处于起始阶段,加之其对有机物的吸附能力受众多因素影响(如,有机物结构、微塑料成分、水环境性质等),目前已报道的结果远不
学位
砷(Arsenic,As)是环境中普遍存在的一种类金属元素,水环境的As污染已成为环境污染的热点问题。饮水型砷暴露早已成为一个全球公共卫生问题,进而引起广泛的关注和研究。目前,关于砷对子代的毒性效应的研究主要是高浓度(1~100mg/L)As对子代的器官发育、神经系统、学习记忆等的危害,其远远超过现实环境中水体的As浓度。为了了解低浓度As对子代的毒性效应,在哺乳期通过低浓度饮水型As暴露,探究在
学位
近年来高级氧化技术(AOPs)在处理难降解有机物污染废水方面得到了广泛关注。AOPs是基于生成强氧化性物质如羟基自由基(HO?)等进行快速高效的废水处理方法。基于硫酸根自由基的AOPs由于具有更高选择性,半衰期更长,在较宽的pH范围内显示出较高的氧化还原电位,反应条件温和等优点,在处理持久性有机污染废水方面受到广泛关注。本研究制备了两种单原子催化材料,用于催化过硫酸盐降解磺胺甲恶唑和双酚A,对两种
学位
水稻是我国十分重要的粮食作物。由于长期生长在淹水的环境中,其根系形成了特有的通气组织,可以向根表和根际释放O2,从而将淹水土壤中的Fe2+氧化,沉积在根表,称为铁氧化物胶膜(铁膜)。水稻根表铁膜与自然界中铁氧化物有相似的性质,具有较高的比表面积和-OH功能团,具有特殊的物理化学吸附特性,对养分吸收和毒害金属的阻隔起着重要的作用。植物根表的铁膜的形成受多种因素调控,其中土壤缺磷会诱导水稻根表铁膜形成
学位
随着我国城镇化进程的加快以及人民生活水平的提高,餐厨垃圾(Restaura nt food waste,RFW)和剩余污泥(Waste activated sludge,WAS)产量日益增加。这些有机废弃物给全球环境带来了巨大的负担,如何可持续处理过量的餐厨垃圾和WAS成为全球性的环境挑战。  厌氧共消化技术能够实现两种或多种有机废弃物的消化处理,克服单一底物消化有机质转化效率偏低、停留时间长、中
学位
软包装印刷行业所使用的原辅材料中含有大量的挥发性有机物(VOCs),在生产的过程中大量排入大气中,不仅会破坏大气环境,而且对人体健康也具有巨大的威胁。本文通过对软包装印刷行业的排放特征进行研究并提出相关的防治对策,为后续包装印刷行业标准的制定提供参考依据,也可以为政府在包装印刷行业VOCs减排措施的制定及实施的过程当中提供参考。  本文选取100家涉软包装印刷行的企业作为研究对象,通过表格问卷和实