發(fā)布時(shí)間：2025-05-27 04:31

　　隨著人類社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,淡水資源的缺乏已成為全球性的問(wèn)題。將含鹽水進(jìn)行淡化處理是解決問(wèn)題的有效辦法。膜技術(shù)的發(fā)展使反滲透(RO)主導(dǎo)了脫鹽應(yīng)用(80%以上),但其過(guò)程伴生了大量的濃鹽廢水,處理難度高、排放則破壞生態(tài)環(huán)境。近年來(lái)最有希望的膜蒸餾(MD)技術(shù),以其通量高、產(chǎn)水水質(zhì)好得到了廣泛的研究,但結(jié)果表明膜因污染或鹽結(jié)晶導(dǎo)致的潤(rùn)濕現(xiàn)象嚴(yán)重,致使脫鹽過(guò)程不能有效持續(xù)進(jìn)行。與MD工作原理接近的另一種膜技術(shù)—滲透汽化(PV)逐步進(jìn)入人們的視野。與使用疏水多孔材料的MD不同,PV使用親水性致密膜材料。但通常致密膜的通量較低,這也是這一有潛力的濃水脫鹽技術(shù)成功應(yīng)用的最大障礙。本論文以提高PV通量為目標(biāo),從以下三個(gè)方面展開了研究:1.PV過(guò)程中的促進(jìn)傳質(zhì)機(jī)理研究。研究表明,磺化交聯(lián)劑交聯(lián)PVA薄膜(S-PVA),可以有效地克服膜結(jié)構(gòu)水中穩(wěn)定性和水分子傳質(zhì)效率此消彼長(zhǎng)(trade-off)的關(guān)系;在提高薄膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí),提高了水分子的傳質(zhì)效率。這是由于磺酸基團(tuán)的存在,使得水分子在薄膜內(nèi)除了菲克(Fick)擴(kuò)散外,還額外添加了磺酸基對(duì)水的促進(jìn)傳質(zhì)作用。通過(guò)一系列的補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)、分子動(dòng)力學(xué)模擬和模型計(jì)算...

【文章頁(yè)數(shù)】：163 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 滲透汽化(PV)脫鹽背景介紹
        1.1.1 膜蒸餾(MD)與滲透汽化(PV)的比較
        1.1.2 滲透汽化(PV)脫鹽膜與膜內(nèi)傳質(zhì)
        1.1.3 多孔支撐層對(duì)復(fù)合膜傳質(zhì)的影響
    1.2 促進(jìn)傳質(zhì)機(jī)理
        1.2.1 促進(jìn)傳質(zhì)滲透膜
        1.2.2 促進(jìn)傳質(zhì)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型
    1.3 分子動(dòng)力學(xué)模擬
    1.4 本論文的主要學(xué)術(shù)思想和研究?jī)?nèi)容
第二章 滲透汽化膜脫鹽過(guò)程中聚合物交聯(lián)與固定載體含量對(duì)水的促進(jìn)傳質(zhì)作用
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
        2.2.2 致密膜的制備
        2.2.3 材料表征方法
        2.2.4 滲透汽化實(shí)驗(yàn)
        2.2.5 S-PVA薄膜在水中的溶脹度和動(dòng)力學(xué)解吸附曲線
        2.2.6 促進(jìn)傳質(zhì)過(guò)程分子動(dòng)力學(xué)模擬
        2.2.7 促進(jìn)傳質(zhì)數(shù)學(xué)模型和S-PVA薄膜內(nèi)水濃度分布
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 交聯(lián)反應(yīng)條件的優(yōu)化
        2.3.2 S-PVA薄膜淋洗試驗(yàn)
        2.3.3 S-PVA膜中不溶性SPTA的結(jié)構(gòu)-接枝和交聯(lián)
        2.3.4 分子動(dòng)力學(xué)模擬S-PVA薄膜對(duì)水的促進(jìn)傳質(zhì)作用
        2.3.5 水在S-PVA薄膜中的濃度分布
        2.3.6 S-PVA薄膜中水的動(dòng)態(tài)解吸附曲線分析
    2.4 本章小結(jié)
    2.5 附錄
        2.5.1 總有機(jī)碳(TOC)和紫外分光光度計(jì)(UV)標(biāo)準(zhǔn)曲線
        2.5.2 傅里葉變換紅外光譜(FTIR)的分峰擬合
        2.5.3 分子動(dòng)力學(xué)模擬
        2.5.4 S-PVA薄膜形貌
        2.5.5 滲透汽化脫鹽實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        2.5.6 促進(jìn)傳質(zhì)過(guò)程的理論模型
第三章 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)聚乙烯醇薄膜交聯(lián)結(jié)構(gòu)
    3.1 引言
    3.2 分子動(dòng)力學(xué)模擬方法
        3.2.1 分子動(dòng)力學(xué)模擬參數(shù)
        3.2.2 無(wú)定型格子、幾何優(yōu)化和動(dòng)力學(xué)模擬方案
    3.3 分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果
        3.3.1 PVA和交聯(lián)劑的溶解度參數(shù)(δ)
        3.3.2 混合熱(ΔH)
        3.3.3 徑向分布函數(shù)(RDFs)
    3.4 實(shí)驗(yàn)部分
        3.4.1 材料和化學(xué)品
        3.4.2 交聯(lián)PVA薄膜的制備
        3.4.3 材料表征方法
    3.5 結(jié)果與討論
        3.5.1 酸催化劑的優(yōu)選
        3.5.2 交聯(lián)/接枝反應(yīng)
        3.5.3 PVA薄膜厚度的測(cè)量
        3.5.4 交聯(lián)PVA膜的水中穩(wěn)定性和交聯(lián)密度
        3.5.5 磺化交聯(lián)劑中羧基的能動(dòng)性
        3.5.6 PVA薄膜的力學(xué)性能
        3.5.7 溶脹交聯(lián)PVA薄膜的力學(xué)性能
        3.5.8 溶脹PVA致密層的抗壓力測(cè)試
        3.5.9 PVA薄膜內(nèi)P(AA-AMPS)的含量
        3.5.10 交聯(lián)PVA/P(AA-AMPS)薄膜的FTIR,TGA,WXRD,和TEM分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 高性能滲透汽化復(fù)合膜的制備及其脫鹽性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 材料和化學(xué)品
        4.2.2 滲透汽化(PV)脫鹽測(cè)試
    4.3 PVA/CPVC滲透汽化脫鹽復(fù)合膜的制備及其性能
        4.3.1 CPVC超濾膜的制備
        4.3.2 PVA/CPVC復(fù)合膜的制備
        4.3.3 交聯(lián)時(shí)間的優(yōu)化
        4.3.4 P(AA-AMPS)含量對(duì)水通量的影響
        4.3.5 原液溫度對(duì)PV脫鹽性能的影響
    4.4 PVA/氧化鋁滲透汽化脫鹽復(fù)合膜的制備及其性能
        4.4.1 噴涂法制備PVA/氧化鋁復(fù)合膜
        4.4.2 PVA/氧化鋁薄膜的滲透汽化脫鹽性能
    4.5 PVA/PAN納米纖維滲透汽化脫鹽復(fù)合膜的制備及其性能
        4.5.1 靜電紡絲制備PAN納米纖維支撐層
        4.5.2 制備PVA/PAN納米纖維復(fù)合膜
        4.5.3 致密層厚度和原液溫度對(duì)PV脫鹽性能的影響
        4.5.4 支撐層阻力對(duì)PV脫鹽性能的影響
        4.5.5 PV和MD脫鹽性能比較
        4.5.6 PVA/PAN納米纖維復(fù)合膜的長(zhǎng)期運(yùn)行及抗污染性能
    4.6 本章小結(jié)
    4.7 附錄
        4.7.1 文獻(xiàn)中滲透汽化脫鹽膜性能匯總
結(jié)論
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
導(dǎo)師簡(jiǎn)介
作者簡(jiǎn)介
參考文獻(xiàn)



本文編號(hào)：4047513