多孔YxFeyZr1-x-yO2包覆TiO2固體超強(qiáng)酸填充聚偏氟乙烯雜化膜的研究.pdf

1、多孔多孔YxFeyZr1xyO2包覆包覆TiO2固體超強(qiáng)酸填固體超強(qiáng)酸填充聚偏氟乙烯充聚偏氟乙烯雜化雜化膜的研究膜的研究InvestigationonpolyvinylidenefluidehybridmembranesfilledwithpousYxFeyZr1xyO2coatedTiO2solidsuperacid專業(yè)：化學(xué)工程作者姓名：王莉莉指導(dǎo)教師：張?jiān)Ｇ浣淌谔旖虼髮W(xué)化工學(xué)院二零一五年五月摘要聚偏氟乙烯（PVDF）具有物理化學(xué)性

2、能穩(wěn)定、柔韌度好和易改性等優(yōu)點(diǎn)而成為一種比較理想的膜材料，并被廣泛應(yīng)用于含油廢水的深度處理。但是在處理廢水時(shí)，PVDF膜不僅容易被污染還會(huì)被壓實(shí)，這導(dǎo)致PVDF膜通量的下降和分離性能的降低，因而限制了PVDF膜的廣泛應(yīng)用。因此對PVDF膜進(jìn)行改性使其具有良好親水性、抗壓實(shí)性和耐污染性能有著重要的意義。本論文通過TiO2粒子的合成、多孔YxFeyZr1xyO2包覆和表面酸化處理制成多孔YxFeyZr1xyO2包覆TiO2固體超強(qiáng)酸(SYF

3、ZrTi)。SYFZrTi的粒徑在400nm左右，YxFeyZr1xyO2外殼為多孔結(jié)構(gòu)且厚度約為50nm，酸度為16.468。然后將SYFZrTi經(jīng)SDBS改性后填充到PVDF中制成在膜孔道和表面具有微反應(yīng)位的SYFZrTiPVDF雜化膜，SYFZrTi的適宜填充量為：SYFZrTi與PVDF的質(zhì)量比為20:100(g:g)。SYFZrTi均勻分散在PVDF膜孔道內(nèi)，且以氫鍵的方式與PVDF鏈相互作用。SYFZrTiPVDF雜化膜的親

4、水性、力學(xué)性能和抗壓實(shí)性能較好。制備了自組裝膜用于含油廢水的預(yù)處理，先將硅質(zhì)材料進(jìn)行硅烷化改性再其表面包覆一層Al2O3制備成功能化硅質(zhì)材料并組裝在多孔硅質(zhì)材料表面。功能化硅質(zhì)材料制備過程中的適宜物料比為：n(KH550):n(SiO2)=0.42:1(mol:mol)，n(Al2O3):n(SiO2)=0.36:1(mol:mol)。自組裝膜預(yù)處理含油廢水（COD：298mgL，固體懸浮物：78mgL，濁度：2.1NTU，含油量：96

5、mgL）時(shí)，適宜的功能化硅質(zhì)材料厚度為0.20mm，循環(huán)次數(shù)為80次，預(yù)處理后的含油廢水水質(zhì)為COD：51mgL，固體懸浮物：17mgL，濁度：0.38NTU，含油量：23.06mgL。將SYFZrTiPVDF雜化膜用于處理經(jīng)過自組裝膜預(yù)處理后的含油廢水，溫度為25C，跨膜操作壓力為0.15MPa。經(jīng)SYFZrTiPVDF雜化膜處理后的含油廢水水質(zhì)為COD：31mgL，固體懸浮物：2mgL，濁度：0.11NTU，含油量：2.16mgL，

6、達(dá)到了碎屑巖油藏注水的A3級標(biāo)準(zhǔn)(SYT532994)和天津市污水綜合排放的1級標(biāo)準(zhǔn)(DB12356—2008)。SYFZrTiPVDF雜化膜可以降解部分有機(jī)污染物和無機(jī)污染物。對SYFZrTiPVDF雜化膜進(jìn)行物理清洗和化學(xué)清洗后，SYFZrTiPVDF雜化膜的通量恢復(fù)效果較好。最后，本論文對SYFZrTiPVDF雜化膜中的微反應(yīng)位形成機(jī)理進(jìn)行了研究分析。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：YxFeyZr1xyO2固體超強(qiáng)酸；聚偏氟乙烯膜；微反應(yīng)位；自組裝