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基于层间距调控的二硫化锡复合膜制备及去除溶解性有机物的作用机理研究

批准号:
52100012
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李甜
依托单位:
学科分类:
饮用水工程
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李甜

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
针对地表水膜处理过程中的膜污染问题,研发层状二硫化锡复合膜的制备及优化,开展其对溶解性有机物去除的效能评价及微观界面作用机理探讨。通过优化组装成膜和熟化方式,氧化石墨烯改性,优选交联剂和基底材料,精准调控功能层厚度和层间距,形成稳定性强、透水性好和选择性高的二硫化锡复合膜制膜技术,为分离膜在水处理应用中的“通量-选择平衡效应”瓶颈提供解决方案。开展二硫化锡复合膜对典型有机物和天然有机物的去除效能及筛分截留、光催化自清洗和滤饼层形成等过程研究,揭示有机物在膜组装层和膜表面的微观界面分离作用机理,为深入解析二硫化锡复合膜过滤除污染过程提供理论基础,以期开发出具有靶向有机物去除功能的新一代水处理膜材料。
英文摘要
In order to solve the membrane fouling problem in surface water treatment, an SnS2 membrane with stratified structure will be fabricated with its performance optimized. In addition, its effect on the dissolved organic matter removal and the micro-interface mechanism will be also investigated. The strong stability and high selectivity and permeability of the composite membrane will be obtained through adjusting the fabrication and curing methods, modifying with GO, and selecting proper cross-linking agents and supporting materials, as well as controlling the SnS2 function layer depth and spacing. This study shall provide solutions to balance the permeability-selectivity trade-off effect of membranes in water treatment. The removal of typical dissolved organic matter and natural organic matter, as well as the associated sieving effect, photocatalytic self-cleaning and cake layer formation mechanism of the composite membrane shall be deeply studied, such that the separation mechanism of organic matter in the function layer or on the membrane surface can be revealed, and the process of SnS2 composite membrane for fouling removal can be further understood. This study shall provide useful information of advanced membrane fabrication technology for target organic matter removal in water treatment.
纳滤膜具有处理效果好、分离效率高、绿色环保等众多优点,在水处理中的应用日益广泛。但传统纳滤膜在长期运行过程中,污染物在膜表面堆积引起的有机及生物污染,降低膜的运行效能,增加运行成本。针对这类问题,本项目通过金属锂离子插层方式制备金属二硫化物纳米片,然后通过超声液相剥离、过滤自组装方式成功制备TA-SnS2@PVDF和GO-SnS2@PVDF纳米复合膜;同时,运用界面聚合方式制备Cu-MoS2@PES纳滤膜。考察了复合膜的结构形貌、理化性质与过滤性能之间的相互关系。研究结果表明,TA和GO能有效修饰SnS2,调控纳米片层之间的间距,优化水分子的传输通道;MoS2与Cu2+相结合,形成稳定的化合物,增强膜的结构强度。由于二硫化物纳米片具有光滑表面、较高的亲水性和负电性能,制备的复合膜展现出优异的透水性,对溶解性有机物和有机小分子染料具备较高的截留率。在膜对有机分子的截留中,粒径筛分和Donnan效应起主导作用,其中纳米片层之间的间距及膜表面电荷的强度,是决定有机物截留的关键因素。同时,由于TA分子中的多酚成分、GO表面丰富的含氧官能团及铜离子的优异抗菌性能,使得制备的复合膜表现出良好的抗有机和生物污染能力。在截盐率方面,SnS2复合膜对盐离子的截盐率较低,能有效的分离有机物和盐离子;与之不同的是,MoS2复合膜对有机物和盐离子均具有较高的截留率,这主要归因于纳米片尺寸的差异。此外,制备的复合膜在宽pH范围和Ca2+投加情况下,能保持良好的稳定性,在不损害膜结构特性、渗透性和截留性能的情况下实现长期稳定运行。最后对复合膜处理实际水体的效能进行探讨,发现有机物去除率和微生物灭活率超过90%。本项目开发的纳米复合膜,具有制备方法简单、成本较低、分离效率高等优点,在饮用水和高盐工业废水处理领域展现出良好的应用前景。
硫缺陷调控多晶相SnS2-PANI复合膜构筑及其光电催化机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    李甜
  • 依托单位:
国内基金
海外基金