碳納米管的超聲噴霧法制備及改性殼聚糖膜的研究.pdf

1、膜吸附技術(shù)由于成本較低、操作簡單、能選擇性地富集某些化合物而成為頗具潛力和價值的處理手段，而膜分離技術(shù)用于處理重金屬廢水時也具有成本較低、選擇性高和能處理低濃度廢水等優(yōu)點。殼聚糖具有較好的螯合吸附能力，但純殼聚糖膜的力學(xué)強(qiáng)度不高，通水能力較低，加入致孔劑聚乙二醇(PEG)后仍難以使膜的水通量和截留率同時最優(yōu)，準(zhǔn)一維納米尺寸的酸化碳納米管(CNTs)的加入能提高膜的力學(xué)強(qiáng)度和通水能力，而不會明顯降低膜的截留能力。因此本論文擬添加利用導(dǎo)電導(dǎo)

2、熱性能良好、力學(xué)強(qiáng)度高、準(zhǔn)一維納米結(jié)構(gòu)的CNTs，并選擇成纖成膜性能較好且具螯合吸附作用的殼聚糖作為膜材料，再以聚乙二醇為致孔劑，通過溶液共混法制備出對染料和重金屬離子具螯合吸附作用，同時具有較好通水能力的膜材料。主要開展了以下幾方面的研究工作:
　　(1)以二茂鐵為催化劑，二甲苯和環(huán)己胺為碳源通過噴霧熱解法制備了非定向和定向的碳納米管，研究了以純二甲苯為碳源時石英管內(nèi)不同位置產(chǎn)物的形貌差異，確定催化劑Fe顆粒含量較多的區(qū)域適于形

3、成納米管狀碳，并研究了不同環(huán)己胺與二甲苯的體積比對所得CNTs的表面和端口形貌的影響，發(fā)現(xiàn)二甲苯單獨(dú)做碳源時，生成的CNTs排列較為雜亂，環(huán)己胺的體積分?jǐn)?shù)為35％時CNTs的定向排列最好，環(huán)己胺體積分?jǐn)?shù)增加到80％后，CNTs的排列變得較為彎曲，還發(fā)現(xiàn)隨環(huán)己胺體積分?jǐn)?shù)的增加，閉合的CNTs端口起初逐漸被打開，而后又有較多閉合。
　　(2)以殼聚糖為膜材料，聚乙二醇為致孔劑，添加CNTs，通過溶液共混法制得了具一定粘度的鑄膜液。測定

4、不同物料配比的鑄膜液粘度、pH值并在掃描電子顯微鏡(SEM)下觀察了不同鑄膜液成膜后的表面形貌，確定0.022g/ml的殼聚糖、0.022g/ml的PEG1500和不同CNTs含量的鑄膜液，經(jīng)玻璃板流延成膜，再低溫并凝固浴處理后能得到微孔孔隙較多、孔徑較小的多孔膜。
　　(3)確定合適的成膜工藝后，改變鑄膜液中CNTs的含量，并在SEM下觀察比較了不同含量碳納米管對膜孔結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)CNTs的加入使得膜產(chǎn)生許多分布均勻30-50

5、nm的納米孔，且膜的孔隙率隨CNTs含量的增加而增加;研究了不同CNTs含量的膜對甲基橙的吸附能力情況，實驗結(jié)果表明膜對甲基橙的吸附量隨CNTs含量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢;再研究了不同CNTs含量的膜對硫酸銅溶液的過濾性能，實驗結(jié)果表明，CNTs的加入改善了膜的通水能力，膜的水通量隨CNTs含量的增加而增加，當(dāng)CNTs增加到一定量后，膜的水通量出現(xiàn)減小;膜對Cu2+的截留能力隨CNTs含量的增加而提高，當(dāng)CNTs增加到一定量后，截