纤维素纳米晶体复合膜的制备、表征及其性能研究

发布时间：2024-05-16 00:44

　　膜分离技术是利用选择性分离膜实现溶液分离、浓缩、纯化和精制等功能的新型分离技术,广泛用于废水处理、中水回用、海水淡化等领域。而现有单一材料的分离膜仍存在着低渗透性、低亲水性、高污染倾向等主要问题。为了改善这一问题,膜改性成为膜分离技术的研究热点。纤维素是自然界中分布最广、储量最丰富的一种天然可再生资源。纤维素经物理化学法处理后得到的纤维素纳米晶体(CNC),不仅具有天然纤维素的基本结构与特性,同时具备纳米材料的特性。作为亲水性纳米材料,CNC可用于改善分离膜的亲水性、渗透性和抗污染性。本论文利用纤维素纳米晶体与高分子有机膜共混制备复合膜,考察CNC对不同复合膜性能的影响。具体的研究内容如下:(1)通过相转化法制备纤维素纳米晶体/聚偏氟乙烯(CNC/PVDF)共混复合膜,考察不同CNC含量对CNC/PVDF复合膜性能的影响。结果表明,CNC的加入促进相转化过程中溶剂与非溶剂间的交换速率,使得指状大孔结构逐渐增多、变大,平均孔径由12.41 nm增大到31.42 nm,有利于提高复合膜的渗透性。相比于纯PVDF膜,随着CNC含量的增加,复合膜的渗透性呈增加的趋势,纯水通量由9.79 L/m...

【文章页数】：167 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２纤维素的来源??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｏｕｒｃｅ?ｏｆ?ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ??

图１．２纤维素的来源??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｏｕｒｃｅ?ｏｆ?ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ??维素结构的研究可以追溯到上世纪２０年代，Ｓｔａｕｄｉｎｇｅｒ首次确定纤维素属物，标志着分子聚合状态的发现和高分子科学的起源％。纤维素的分子结

图１．３纤维素的分子结构［８５］??Ｆｉｇ．?１．３?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ??

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图１．４植物细胞壁的结构成分［８４］??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｅｌｌ?ｗａｌｌ?ｏｆ?ｐｌａｎｔｓ??

ｂｉｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅ?维网络??当前，天然高等植物是纳米纤维素生产中最常用的纤维素来源，图１．４为植物细胞??壁的结构示意图。在植物细胞壁中，纤维束通常由微纤维（ｍｉｃｒｏｆｉｂｒｉｌ）形成，组成中包含??纤维素、木质素、半纤维素等物质；微纤维由原纤维（ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ?....

图１．５纳米纤维素的酸解示意图［７９］??

在适当的酸浓度、反应温度、时间、搅动速率作用下，能够发生酸水解，导致糖苷??键断裂，纤维素中无定形区和存在缺陷的类结晶区（ｐａｒａｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ?ｒｅｇｉｏｎｓ）被降解掉，而??结晶区对酸具有较高的抵抗能力，因此留下无缺陷的棒状结晶物［７９，９６，１１７，１１８］（如图１....

本文编号：3974450