各位老师好,我是来自工艺六班的^O^,我的论文题目是基于多巴微囊的层状膜的制备,我的指导老师是李老师。我的论文内容主要是以尼龙基膜为基底,通过真空抽滤的方法将制备的多巴微囊层层堆叠,来制备渗透性能和截留性能都较好的层状分离膜。接下来我将从背景,内容,结果讨论与总结和展望几个方面来进行介绍。
众所周知,随着化工,能源,环境等相关行业能源密集型过程的增加,需要用到大量的有机溶剂,而有机溶剂排放不当会对环境造成破坏,因此开发高效环保的有机溶剂纳滤技术很有必要。
现有的有机溶剂处理技术主要有萃取,吸收,精馏和膜分离等。与其他几种有机溶剂处理技术相比,膜分离的优势明显。具有工艺简单,占地面积小,环境友好,运营成本低等优点。层状膜作为分离膜的一种,具有快速的分子传递和精准的尺寸筛分,在有机溶剂纳滤领域也占有一定的地位。
层状膜的二维通道假设主要有三种:第一种假设是水流沿着二维纳米片堆叠构成的二维通道曲折的到达片层边缘而层层渗透,第二种是纳米片层内部的小孔缺陷,当缺陷足够多时,横向传输可以避免,水流通过更短的垂直路线渗透。第三种是纳米片层的不完美的堆叠,所制备的层状膜会产生一定的无序微结构,空隙缺陷和褶皱。
这两个是MXene,刚性层层渗透,然后这个是BN纳米片堆积制备的层状膜,GO中加入二氧化硅纳米粒子,提供多余的孔道。
然后其他的二维纳米片材料还有MOF,COF,WS2材料等。
现有的层状膜的问题主要是高渗透性能和高截流性能难以兼顾。对于GO膜而言,其致密的堆积结构使得层间通道较小,水通量较低。MXene膜制备超薄膜用于工业生产仍有很大的挑战。
我们可以通过调控其物理结构的方法来解决这一问题。具体为自由孔体积的调控和减小传递路径两种方法。我们又可以通过2D材料的非正常堆叠来增大其自由体积。王海辉课题组制备了一种自支撑的g-C3N4纳米片,其凸起结构在片层之间的自支撑产生的纳米片间隙与二维纳米片自身的缺陷孔为分离传质提供了良好的通道。
崔旭林师兄做的以尼龙基膜为基底,MoS2纳米片堆叠制备层状膜。也是纳米片的不完美堆叠产生更多的孔道。
我们的研究主要是通过增大自由孔体积来增大其渗透速率。多巴微囊的中空通道和不完美堆叠都可以增大其孔体积。
制备层状膜的步骤主要有以下几步,首先共沉淀制备单分散的碳酸钙模板,然后依靠多巴的自聚合作用将多巴粘附在碳酸钙模板的表面,通过刻蚀去除模板然后离心得到聚多巴微囊,最后真空抽滤成膜。
实验结果如下:
首先对微囊进行XRD,和FTIR表征,由它的XRD
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