O-MoS2基膜改性复合纳滤膜的制备及染料废水处理研究

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhushaoxiang2009
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近些年来,含有染料分子的废水处理一直备受关注。为了更好的按需处理各种废水,纳滤膜应该尽可能的具有高通量、高截盐能力(二价盐)、耐污染性和长期稳定性。自主研发制备性能更好的纳滤膜成为了研究热门。本课题以二维片层材料氧化二硫化钼(O-MoS2)作为新型填料改性,制备了超滤膜衬底和基膜改性复合纳滤膜。通过膜的表征分析、分离性能测评、在模拟染料废水中的处理应用以及稳定性性能测试等,系统的研究了制备的改性复合膜的形貌结构、理化性质和分离性能。研究结果表明:(1)通过相转化法制备了复合O-MoS2超滤膜衬底。结果表明,适当的纳米材料负载量有利于改善膜的孔隙结构,调节膜衬底的孔径和膜孔形态。当O-MoS2含量在0.06wt%时,超滤膜孔径从不规则泡状孔变为了贯穿膜基质的长指状孔。同时对超滤膜的性能研究表明,PSf/O-MoS2-6wt%膜的纯水通量达到了356.5L m-2 h-1,MWCO为73,276Da,BSA截留率为92.30%,均高于对照膜PSf-0膜(水通量:156.6 L m-2 h-1,BSA截留率:87.21%,MWCO:113,450 Da)。(2)在制备的超滤膜衬底上进行界面聚合,成功制备了具有不对称结构的纳滤膜。通过TEM、SEM、AFM等的表征,结果表明,除了衬底膜孔径变化影响了纳滤膜的过滤性能,纳滤膜性质的改变还与膜表面裸露的O-MoS2粒子有关,一定程度上提升了膜的粗糙度,亲水性和电负性。性能最优的纳滤膜F6获得的最佳纯水通量为64.81 L m-2 h-1,与对照PSf膜相比,提升了76.05%;对盐的截留能力也得到了提高。另一方面衬底膜膜孔形态的变化,赋予了纳滤膜更强的机械性能。在120 h的模拟染料废水过滤性能测试中,膜F6性能变化较小,水通量衰减了10%,截留性能也没有明显变化,与膜F0相比(水通量衰减27%),过滤性能明显更加稳定。(3)将改性纳滤膜用于模拟染料废水的处理。通过测试得到,性能最佳的复合膜F6在处理模拟染料废水(CB和RB)时,水通量分别达到43.2 L m-2h-1和43.7 L m-2 h-1,分别增加了32%和37%,并且与对照膜相比,染料的截留率分别提高了到了99.41%和99.99%。由于膜表面的荷负电性,对带不同电荷的染料分子表现出了不同的截留能力,顺序为:R(JGB)>R(LY)>R(CB)。针对更复杂的模拟染料废水条件,即盐/染料混合溶液,随着盐离子浓度的增加,改性膜F6性能变化影响小。O-MoS2改性复合纳滤膜处理在复杂情况下的废水具有更好的适应性和优越的性能,为今后实际污水处理提供了更广阔的前景。
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