PVDF/SiO_2复合膜制备及其性能研究
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摘要：
随着社会经济的发展,重金属废水污染已经严重影响了人类生活和健康。去除重金属离子的传统方法如化学沉淀法、膜滤法、吸附法等已被广泛应用于生产生活的各个方面。其中,吸附法由于操作简便,成本低,一直被认为是一种优良的方法,但由于吸附剂存在吸附容量不稳定,再生效率较低等方面的不足,限制了其应用。介孔二氧化硅由于其比表面积大、孔隙率高、表面易于修饰等优点作为新型吸附剂受到了研究者的广泛关注。但介孔二氧化硅通常以颗粒的形式存在,这导致其在吸附过程中易堆积团聚,并且易流失造成二次污染。因此,采用适当的方法将介孔二氧化硅固定,将是研究的重点。聚偏氟乙烯(PVDF)具有耐氧化,机械性能强,易于成膜等优点,是一种具有优良性能的膜材料。但是由于纯PVDF膜的亲水性差,本身不具有活性位点,因此对重金属离子的吸附量极小,影响了其在水处理中的应用。近年来,研究者通过在PVDF膜中引入官能基团如氨基、巯基、羟基等基团,成功实现了 PVDF膜对重金属离子的吸附。本课题首先采用水热合成法将功能基团引入介孔二氧化硅硅球上,制备了功能化的介孔二氧化硅,然后分别采用共混和共聚方法,将硅球固定在PVDF膜上,分别制得两种PVDF/Si02复合膜。对所制备的复合膜分别通过FTIR、SEM、BET、TG等手段进行了表征,分析了其结构与物理特性。重金属离子吸附研究结果证明两种复合膜对重金属离子Pb2+和Cu2+具有很好的吸附效果。其中PVDF/IIMS(Pb)杂化膜对水溶液中Pb2+的吸附量在较低pH下,随着pH值增大而增大,在pH为6时,达到最大;当pH值达到7时,吸附量反而降低。吸附量均随着溶液体积、时间、初始浓度的增加,先增大,然后趋于平衡。PVDF/铜离子印迹介孔二氧化硅杂化膜对水溶液中Cu2+的吸附量在较低pH下,随着pH值增大而增大,在pH为5.5时,达到最大;当pH值达到6时,吸附量反而降低。吸附量均随着溶液体积、时间、初始浓度的增加,先增大,然后趋于平衡。五次再生试验显示,两种复合膜具有良好的重复利用性能。
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