2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、聚偏氟乙烯(PVDF)作為主要的超濾膜材料在水處理領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,但因其親水性較差易發(fā)生膜污染問題,限制了其在水處理領(lǐng)域的進一步推廣應(yīng)用。氧化石墨烯(GO)比表面積大、含有大量的親水性官能團,因而具有極強的親水性,是一種良好的親水性無機添加材料。本文以聚偏氟乙烯(PVDF)為高分子聚合物,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為制孔劑,氧化石墨烯(GO)為親水添加劑,采用浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法制備得到GO/PVP/PVDF復(fù)合超濾膜,提高了聚偏氟乙烯膜的親水

2、性和抗污染性能。主要研究結(jié)論如下:
 ?。?)采用改進的Hummers法制備得到GO納米顆粒,系統(tǒng)的分析了其微觀形貌、化學(xué)結(jié)構(gòu)和分散性能。結(jié)果表明:GO為單片層結(jié)構(gòu)或幾個單片層的疊加,本研究所制備的GO單片層厚度約為1.5nm。GO表面和邊緣分布了大量的親水官能團包括C=O、-COOH、C-OH等,表明氧化石墨烯具有極強的親水性,同時也增大了層間距。氧化石墨烯在水、DMAc等極性溶劑中具有較好的分散性。研究所得的上述特性對GO/P

3、VP/PVDF復(fù)合超濾膜的制備奠定了基礎(chǔ)。
 ?。?)采用自制的氧化石墨烯納米顆粒對PVDF純膜進行親水化改性??疾炝薌O添加量分別為0wt%,0.1wt%,0.3wt%,0.5wt%,0.7wt%時對PVDF膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)、接觸角、膜面Zeta電位、機械強度、孔隙率、平均孔徑及滲透性能等的影響。結(jié)果表明:
  在GO添加量為0.3wt%時,復(fù)合膜的機械強度最大,說明適量的GO納米顆??梢杂行Ц纳颇さ臋C械強度;紅外光譜結(jié)果表明

4、復(fù)合膜面親水性基團含量有效增加,接觸角從74.61°(M0)減小到66.39°(M2),復(fù)合膜的親水性增強;膜面Zeta電位顯示復(fù)合膜膜面荷電量增大,膜的靜電排斥作用增強,提高了膜的抗污染能力,GO的添加有效的提高了復(fù)合膜的孔隙率和平均孔徑,在一定程度上增強了復(fù)合膜的滲透性能。
  (3)采用掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)對膜的斷面孔結(jié)構(gòu)、表面形貌及粗糙度進行了觀察和測定。
  SEM結(jié)果顯示膜孔結(jié)構(gòu)是由皮

5、層和指狀孔構(gòu)成的復(fù)合不對稱結(jié)構(gòu),相較于純PVDF膜,GO/PVP/PVDF復(fù)合超濾膜的指狀孔結(jié)構(gòu)加長加寬,因此純水通量有所提高,且純水通量的增幅在10%~33%;同時,AFM的二維、三維圖像分析結(jié)果表明復(fù)合膜粗糙度降低,減少了污染物在膜面凹陷處的累積,減緩了膜污染。
 ?。?)選擇牛血清蛋白(BSA)、海藻酸鈉(SA)和腐殖酸(HA)這三種典型污染物進行過濾實驗;使用原子力顯微鏡(AFM)結(jié)合實驗室自制的膠體探針定量測定了GO/P

6、VP/PVDF復(fù)合超濾膜與BSA、SA、HA污染物之間的粘附力。將宏觀過濾實驗與微觀作用力分析相結(jié)合,共同解析了GO添加量的不同對膜污染的影響。結(jié)果表明:
  GO/PVP/PVDF復(fù)合超濾膜對三種典型污染物進行過濾后發(fā)現(xiàn),相較于純PVDF膜,經(jīng)GO改性后的復(fù)合膜通量衰減有效減緩,清洗后的通量恢復(fù)率提高,且當(dāng)GO添加量為0.3wt%時,復(fù)合膜的通量衰減率最小且通量恢復(fù)率最高,說明GO的添加有效提高了復(fù)合膜的抗污染能力。
  

7、GO/PVP/PVDF-污染物(BSA、SA、HA)之間的粘附力均小于PVDF-污染物(BSA、SA、HA)之間的粘附力,這是因為GO的加入不僅增強了復(fù)合膜的親水性,同時也增加了膜面荷電量,因此復(fù)合膜的水合作用和靜電排斥作用增強,有效提高了復(fù)合膜的抗污染能力。
  綜合分析宏觀過濾實驗與微觀作用力的結(jié)果,發(fā)現(xiàn)膜-污染物之間的粘附力變化規(guī)律與宏觀過濾實驗結(jié)果保持一致,共同說明了GO/PVP/PVDF復(fù)合超濾膜較傳統(tǒng)PVDF超濾膜具有

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