基于改性PPTA复合薄膜的制备及其抗淤积能力研究开题报告

 2021-08-14 02:08

1. 研究目的与意义(文献综述)

水资源短缺和能源消耗导致的全球问题日趋严重。随着世界人口的激增和经济的快速增长,在未来世界几十年的发展里,水资源短缺问题和能量消耗问题雪上加霜。[1]在过去的几十年里,膜技术已成为一种重要的分离技术,由于其无化学添加、环境友好型以及易操作性成为较好解决这两个问题的新方法。[2]因此膜技术逐渐应用于各种领域,比如水污染处理[3,4]、气体净化[5]、食品加工[6]、药品加工[7]以及环境保护[8]。

薄膜是膜分离技术最关键的一环,它能直接影响生产效率以及实际应用价值。有机物薄膜基本主导了现在的市场,主要包括聚砜(psf)、聚醚砜(pes)、聚丙烯腈(pan)、聚酰胺、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯(pvdf)以及聚四氟乙烯等(ptfe)。而pvdf是目前研究者研究最多用途最为广泛的薄膜材料之一。[9]

pvdf是一种重复单元为-(ch2cf2)-n的半结晶聚合物,它具有较高的力学性能,耐化学腐蚀性以及热稳定性,这些在膜分离的实际应用中具有非常重要的意义。pvdf膜可以通过传统的无溶剂相转变法、热诱导相转变法、蒸气诱导转变法、溶液浇注法、静电纺丝法等。目前报道过的pvdf膜的应用包括微滤(mf)[10]、超滤(uf)[11]、膜生物反应器(mbr)[12]、膜蒸馏[13]、气体分离[14]、锂离子电池隔膜[15]等。但是这些应用被两种问题限制:一是在水处理过程中被污染,二是在膜接触过程中容易被浸湿。这两者都会降低膜的效率,因此合适的亲疏水性能改善被污染和被浸湿的问题。[16]

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2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

材料制备:以2,5-二氨基苯磺酸和对苯二甲酰氯为客体材料,制备带磺酸基团的芳纶;然后与十八胺聚氧乙烯醚结合制备新型磺化芳纶;最后通过静电纺丝技术制备磺化芳纶/pvdf复合薄膜;

材料表征:对磺化芳纶/pvdf复合薄膜进行结构表征和电化学性能测试,通过xrd、tem、sem、xps、红外等表征手段对其形貌结构及元素构成进行了分析,并通过水通量、bsa截留率、孔隙率测量以及防污性能的研究等。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-6周:按照设计方案,制备新型磺化芳纶sf-ppta。

第7-11周:采用xrd、fe-sem、tg-dsc、水通量、bsa截留率等测试技术对复合材料的物相、显微结构、水过滤性能进行测试。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]shannonma,bohnpw,elimelechm,georgiadisjg,marinasbj,mayesam.scienceandtechnologyforwaterpurificationinthecomingdecades[j].nature,2008,452:301–10.

[2]loganbe,elimelechm.membrane-basedprocessesforsustainablepowergenerationusingwater[j].nature,2012,488:313–9.

[3]elimelechm,phillipwa,thefutureofseawaterdesalination:energy,

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