丹宁酸在快速组装薄层复合纳滤膜的应用及性能分析开题报告

 2022-12-12 11:12

1. 研究目的与意义

研究背景

随着我国社会经济的快速发展,人们生活质量的大面积提高,国家对能源与环境问题也越来越看重,因此膜分离技术开始应用。主要体现在解决资源短缺、环境污染和能源不足等问题上。目前国外的大公司都积极致力于膜技术在工业分离过程中的应用研究。膜分离技术是指利用膜的选择渗透性,在各种因素的作用下,有选择地透过膜,实现分离提纯的目的。膜分离最早出现在20世纪初,在20世纪60年代后开始逐渐兴起的一门分离技术。由于其节能、环保、高效且过程简单易于操作等原因,已广泛应用于食品、医药、水处理、生物等各个领域。根据截留分子量可以将膜分离技术分为:微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)等。其中微滤膜过滤孔径在0.1-1微米之间,透过溶液、气体等组分进行分离;超滤膜过滤孔径在1纳米左右,应用于小分子溶液组分的分离;反渗透因其孔径小于1纳米,截留率高,主要用于废水处理等;而纳滤孔径很小,透过组分低价离子,所以能对小分子有机物中的水、无机盐进行有效分离。

纳滤膜是介于超滤(UF)膜和反渗透(RO)膜之间的一种膜分离技术,截留分子量范围大约在150-500左右,截留率在百分之九十五以上。单宁酸(TA)作为一种天然的植物多酚,不仅有良好的生物粘附性,而且物理化学性能多样化,具有重要研究价值。其中TA与Fe3 形成的绿色络合物具有及其优异的性能受到科研人员的关注。考虑所选材料经济环保与可行性,本课题采用单宁酸作为制备活性层的材料,采用TA与Fe3 形成的络合物与PEI组装成膜。

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2. 研究内容与预期目标

本论文主要研究内容:

1、纳滤膜的综述及制备方法;

2、薄层复合纳滤膜的优缺点及常见制备方法;

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3. 研究方法与步骤

纳滤膜的制备方法主要包括界面聚合法、涂敷法、共沉积法、层层自组装等。(1)界面聚合法是利用两种反应活性很高的单体分别在两种互不相溶的溶剂中,当一种溶剂被分散到另一种溶剂中时,两者可互相发生聚合反应,在支撑体上形成一紧密附着的功能层。(2)涂敷法是将铸膜液直接涂刮到基膜上,这时可借外力将铸膜液轻轻压入基膜的大孔中,再利用相转化法成膜。(3)共沉积法是利共用两种或多种液相物质共混,在多孔基膜上形成以共沉积层为分离层的方法。(4)层层组装法是通过负电性基膜与正离子单体聚合,再将负离子单体聚合到基膜上,这种制备方法所需仪器简单、薄膜厚度较好控制、成膜稳定性好等优点。查看文献本次课题采用的是层层自组装方法。利用一种单宁酸与三价铁离子共涂覆制备纳滤膜。(1)膜配制:通过配置不同浓度的溶液,将基膜依次加入配好的溶液中,期间用去离子水冲洗1分钟。后将制好的膜放入去离子水中静置12小时。(2)性能调控:通过调控TA单体的浓度来确定膜表面亲水性提高水通量,通过调控三价铁离子浓度来确定结合的TA的量进而确定膜的通量和截留能力,通过调控胺类或者聚电解质浓度来确定膜表面带电性质,不同的组装层数对成膜性能(通量、截留)有一定的影响,通过调控组装层数来确定膜的截留能力和水通量。(3)通过水通量、盐截留率等来比较在不同浓度下膜结构性能表征。对于膜的制备要通过查找的资料,对比之前的数据是否存在不足,以及它的应用前景,这个膜是否有意义,对于以后的应用有没有前景,针对存在的问题提出可行性的方法,促进它的应用。

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4. 参考文献

[1] 李希鹏,胡晓宇,张宇峰,陈英波,崔灿.纳滤膜制备方法的研究[J].化工新型材料,2015,43(07):227-229.

[2] 尤方杰,含单宁酸仿生分离层制备复合纳滤膜的研究[D],哈尔滨工业大学,2017.

[3] 宋玉军,孙本息.纳滤膜的制备方法[J].化学新型材料,1996(04):23-25.

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5. 工作计划

1、2022.1.10-3.8 查阅和研究文献资料,完成英文翻译。

2、3.9-3.27 撰写开题报告、构思论文框架。

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