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1、 离子液体论文：离子液体改性离子液体论文：离子液体改性 PVDF/TiO_2PVDF/TiO_2 纳米复合膜的制纳米复合膜的制备及表征备及表征【中文摘要】作为一项低能耗、无污染的新型水处理技术,膜分离已成为科研领域的研究热点之一,在水处理领域的应用也日趋广泛。水处理膜材料多为有机聚合物,其在机械强度、化学稳定性等方面的缺陷限制了有机膜的使用范围。有机-无机杂化膜虽然能改善有机膜的性能,但仍然存在着无机粒子的团聚、改性效果不够理想等难以克服的问题,同时限制了此类膜的实际生产应用。为克服膜材料本身的局限性,提高其水处理性能,有研究者陆续开展对无机粒子改性后再予以杂化的研究。而作为一种绿色溶剂,离子
2、液体具有良好的化学稳定性与结构可设计性,这对于改善无机粒子本身物化性质及进一步提高有机-无机杂化膜性能方面大有潜力。基于此,笔者开展了离子液体（IL）改性聚偏氟乙烯（PVDF） /二氧化钛（TiO2）纳米复合膜的研究工作。首先采用传统的加热回流法制备了咪唑类离子液体,然后在纳米 TiO2 粒子的制备过程中将离子液体引入。实验发现,所得离子液体为高度不对称结构,且在纳米 TiO2 的改性过程中离子液体所带羧基发生了去质子化反应、缩聚反应,并在钛酸丁酯的水解缩聚过程中通过化学键合与所形成的 TiO2 粒子结合在一起,形成了纳米级别的 TiO2-IL 粒子。进而采用热致相分离法（TIPs）制备了PV
3、DF/TiO2 与 PVDF/TiO2-IL 体系复合膜,在对所得复合膜的表征中发现,PVDF/TiO2-IL 体系中离子液体的存在增强了纳米粒子与稀释剂邻苯二甲酸二甲酯（DMP）之间的作用力,阻碍了纳米粒子的团聚;单纯纳米 TiO2 粒子的添加没有改变 PVDF 的晶型且为物理共混,而改性后纳米 TiO2-IL 粒子的添加诱导了 PVDF- 晶型的生成,且随着纳米 TiO2-IL 粒子投量的增加晶型转变更为明显。最后考察了PVDF/TiO2-IL 体系复合膜的水处理性能,结果表明复合膜对浊度和Fe 有很好的去除效果,对 Mn 和有机物的去除效果较差;一定量纳米TiO2-IL 粒子的添加使复合
4、膜的水通量及水处理性能有一定程度的提升。【英文摘要】Membrane techhology as a new type of water treatment technology that is low energy consumption and non-pollution has become a hot spot in the field of scientific research, and the application has become more and more widely. For organic materials, the defect such as mechani
5、cal strength and chemical stability limits the scope of application of organic membrane. Organic-inorganic membrane although can improve the performance, but there are still some problems difficult to overcome such as the reunion of inorganic paticles and insufficient ideal effect of modification, w
6、hich limit the actual production of these membranes. In order to overcome the limitation of the material in membrane preparation and improve its performance in water treatment, reseatchers have continued carring out the modification of inorganic paticles and then hybrid to the membrane. As a green s
7、olvent, ionic liquids have good chemical stability and the structure can be designed, which have great potentiality in improving the physicochemical properties of inorganic nano-paticles and further improving the performance of organic-inorganic hybrid membranes. Based on this, we carried out the re
8、search of ionic liquid modified PVDF/TiO2 nano-membrane.The traditional heating reflux method was used to preparate the ionic liquid, and then the ionic liquid was introduced in the preparagion of the nano-TiO2 paticles. It was found that the ionic liquid is a high asymmetric satructure and the carb
9、oxyl of ionic liquid happened deprotonation and polycondensation in the modification process of nano-TiO2, then bonded with it and formed TiO2-IL particles.Thermally induced phase separation （TIPs） was used to preparate PVDF/TiO2 and PVDF/TiO2-IL membranes. It was found in the characterization of th
10、ese membranes that the existence of ionic liquid enhanced the force between nanopaticles and the diluent （DMP）, hindered the reunion of nano-particles. The addition of TiO2 dose not changed the crystal of PVDF and was physical blend, but the addition of TiO2-IL induced the formation of-PVDF.The wate
11、r treatment performance of PVDF/TiO2-IL membranes was inspected, the results showed that the membrance have very good remvol efficiency of turbidity and Fe, but poor remvol efficiency of organic matter and Mn. The addition of nano TiO2-IL particles made the water flux and water treatment performace
12、of the membrane with an improvent in some extend.【关键词】离子液体 TiO2 PVDF 微滤膜 热致相分离 水处理【英文关键词】ionic liquid TiO2 PVDF milipore membrane Thermally induced phase separation (TIPs) water treatment【目录】离子液体改性 PVDF/TiO_2 纳米复合膜的制备及表征 摘要 3-4 Abstract 4-5 第 1 章 绪论 9-29 1.1 课题研究背景 9-14 1.1.1 中国水资源现状 9-10 1.1.2 水处理技
13、术概况 10-12 1.1.3 水处理膜技术 12-14 1.2 有机无机杂化膜 14-18 1.2.1 杂化膜材料简介 14-16 1.2.2 膜材料与制备方法 16-18 1.3 聚偏氟乙烯膜 18-20 1.3.1 PVDF 微滤膜 18 1.3.2 TIPS 制膜机理 18-20 1.4 纳米 Ti0_2 粒子 20-23 1.4.1 纳米 Ti0_2 应用简介 20-21 1.4.2 Ti0_2 的表面改性 21-23 1.5 离子液体 23-26 1.5.1 离子液体的定义及性质 23-25 1.5.2 离子液体制备方法 25-26 1.6 课题的提出 26-29 1.6.1 研究
14、的目的与意义 26 1.6.2 主要研究内容 26-29 第 2 章 实验材料和方法 29-33 2.1 实验试剂和仪器 29-30 2.1.1 实验原料与试剂 29 2.1.2 实验仪器 29-30 2.2 实验方法 30-33 2.2.1 纳米 Ti0_2 表面改性 30 2.2.2 复合膜的制备 30-31 2.2.3 膜性能表征 31-33 第 3 章 纳米 T10_2 改性 33-45 3.1 离子液体的制备及表征 33-36 3.1.1 熔点 33 3.1.2 红外谱图解析 33-35 3.1.3 光电子能谱（XPS）图谱解析 35-36 3.2 改性 Ti0_2 粒子的制备及表征
15、 36-43 3.2.1 离子液体投量的影响 36-38 3.2.2 改性后纳米 Ti0_2 粒子的表征 38-43 3.3 本章小结 43-45 第 4 章 PVDF 纳米复合膜的表征及成膜机理探讨 45-57 4.1 复合膜体系相图分析 45-47 4.2 改性前后 Ti0_2 对膜结构的影响分析 47-52 4.2.1 PVDF/Ti0_2 复合膜 47-49 4.2.2 PVDF/Ti0_2-IL 复合膜 49-52 4.3 改性前后 Ti0_2 对 PVDF 晶型的影响分析 52-55 4.3.1 红外光谱分析 52-54 4.3.2 X 射线衍射分析 54-55 4.4 本章小结 55-57 第 5 章 纳米复合膜水处理性能试验 57-63 5.1 纳米复合膜水处理性能表征 57-59 5.1.1 接触角的测定 57 5.1.2 孔隙率的测定 57-58 5.1.3 纯水通量的变化规律 58-59 5.2 复合膜水处理性能测试试验 59-61 5.2.1
