论文部分内容阅读
世界人口的迅速增加可被视为是对水资源的巨大威胁，人类活动会导致水资源不同程度的污染。其中纺织工业在纤维纺纱和染色等不同工艺中，大量的使用染料和各种助剂，极大地促进了水资源的消耗和污染。在这些过程中大多数染剂是有毒、致癌的和不可生物降解的。除水资源污染外，染料同时还导致透光性的阻挡。在此条件下，植物的光合作用被破坏，生态系统也因此失去平衡。目前，水污染的日益严重和可用水资源的紧缺问题得到前所未有的关注，新型水处理技术的开发和利用成为解决该问题的重中之重。
膜技术是一种新兴技术，为废水中染料去除提供了一种新的见解。压力驱动膜技术由于其投资少，能耗低，截留率高和环保等优点，在废水处理行业越来越受到关注。然而，在处理过程中膜污染将导致膜的使用寿命降低、成本增加等问题，因此一直是限制该技术发展的重要因素。基于此，引入新方法用来减少膜污染以及更深入地了解膜污染机制是该研究的热点方向。
在本研究中，通过引入原位化学镀的新方法对疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜进行表面改性，分别制备了PVDF-GO-NiO膜和PVDF-GO-Ni膜。并对改性膜进行一系列性能表征，研究其特性。最后通过Derjaguin-Landau-verwey-overbeek(XDLVO)理论对膜抗污染性能进行机理计算，分析加以证明。主要研究结果如下:
(1)首先在膜表面通过抽滤沉积一层氧化石墨烯(GO)，并结合化学镀镍的组合方法制备了PVDF-GO-NiO膜和PVDF-GO-Ni膜。改性层显著改善了膜表面的亲水性。随后将导电聚偏氟乙烯(PVDF)-氧化石墨烯(GO)-镍(Ni)复合膜加入到作为夹心状电极中的阴极的死端过滤单元中。在电场的辅助下，导电PVDF-GO-Ni膜显示出98.02％的刚果红(CR)截留率，同时通量为38.39L·m-2·h-1·bar-1。此外，PVDF-GO-Ni膜对CR分子具有一定的抗菌能力和超强的抗粘附能力，为膜制备提供了新的见解。
(2)根据扩展的Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek(XDLVO)理论，通过定量计算界面相互作用能来研究CR分子的超级抗粘附的潜在机制。XDLVO理论表明，CR分子与膜表面之间的排斥性酸基(AB)相互作用能主要促进亲水性PVDF-GO-Ni膜的超级抗粘附能力。本研究不仅为染料废水的高效处理开发了新型PVDF-GO-Ni膜，同时建立了定量计算界面相互作用能的方法。并且，该方法在预测和指导分离膜修饰方面具有广泛的应用前景。
膜技术是一种新兴技术，为废水中染料去除提供了一种新的见解。压力驱动膜技术由于其投资少，能耗低，截留率高和环保等优点，在废水处理行业越来越受到关注。然而，在处理过程中膜污染将导致膜的使用寿命降低、成本增加等问题，因此一直是限制该技术发展的重要因素。基于此，引入新方法用来减少膜污染以及更深入地了解膜污染机制是该研究的热点方向。
在本研究中，通过引入原位化学镀的新方法对疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜进行表面改性，分别制备了PVDF-GO-NiO膜和PVDF-GO-Ni膜。并对改性膜进行一系列性能表征，研究其特性。最后通过Derjaguin-Landau-verwey-overbeek(XDLVO)理论对膜抗污染性能进行机理计算，分析加以证明。主要研究结果如下:
(1)首先在膜表面通过抽滤沉积一层氧化石墨烯(GO)，并结合化学镀镍的组合方法制备了PVDF-GO-NiO膜和PVDF-GO-Ni膜。改性层显著改善了膜表面的亲水性。随后将导电聚偏氟乙烯(PVDF)-氧化石墨烯(GO)-镍(Ni)复合膜加入到作为夹心状电极中的阴极的死端过滤单元中。在电场的辅助下，导电PVDF-GO-Ni膜显示出98.02％的刚果红(CR)截留率，同时通量为38.39L·m-2·h-1·bar-1。此外，PVDF-GO-Ni膜对CR分子具有一定的抗菌能力和超强的抗粘附能力，为膜制备提供了新的见解。
(2)根据扩展的Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek(XDLVO)理论，通过定量计算界面相互作用能来研究CR分子的超级抗粘附的潜在机制。XDLVO理论表明，CR分子与膜表面之间的排斥性酸基(AB)相互作用能主要促进亲水性PVDF-GO-Ni膜的超级抗粘附能力。本研究不仅为染料废水的高效处理开发了新型PVDF-GO-Ni膜，同时建立了定量计算界面相互作用能的方法。并且，该方法在预测和指导分离膜修饰方面具有广泛的应用前景。