复合PVDF/介孔二氧化硅膜的合成及其对水中重金属镉和铅离子的吸附与分离研究(2)
5 结论.21
致 谢22
参考文献23
科研成果24
1 引言
1.1 选题的目的与意义
纳米材料科学是一个新的快速发展的材料科学。由于纳米材料体系具有许多独特的性质，应用前景广阔，并且涉及到原子物理、凝聚态物理、胶体化学、配位化学、化学反应动力学和表面、界面科学等多种学科，在实际应用和理论研究都具有极大的价值，所以成为近些年来材料科学领域研究的热点之一，被誉为“21世纪最有前途的材料”[1]。
膜技术作为分离、浓缩、提纯及净化技术，近几十年来迅速发展成为产业化的高新技术，膜技术由于操作方便、设备紧凑、工作环境安全、节约能源和化学试剂等优点，已在海水淡化、电子工业、食品工业、医疗工业、环境保护和生物工程等领域和科学研究中得到广泛应用并显示出了强大的生命力[2]。如今我们的生活正在面临着重大的环境污染，其中重金属离子的污染直接影响到我们每个人的每一天的生活，而对于重金属离子的污染治理方法中的膜吸附与分离又起到了极为重要的作用。本课题所研究的聚偏氟乙烯复合膜就是一种结合纳米薄膜和超微纳米材料的新型技术，我们有更多的自由空间去设计和合成纳米结构。然后再去对其进行功能化之后同时进行重金属离子的吸附与分离实验。经过功能化之后的膜对环境污染中的重金属离子的吸附与分离将会有着很好的发展前景。
对于本课题研究的复合介孔膜的制备一共有两个要点：一是膜本身、二是介孔材料。
本课题所使用的膜材料是一种聚偏氟乙烯膜，氟碳高聚物是膜制备的好基材，其化学稳定性、热稳定性及机械强度都极为优秀的。现用于膜材料的氟碳高聚物主要是聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)等。而目前研究较多的是PVDF的膜，因其化学稳定性良好，在室温下不易被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀，且脂肪烃、芳香烃、醇、醛等有机溶剂对它也无影响，只有发烟硫酸、强碱、酮、醚和一些化学物质可以使其溶胀或部分溶解，但可溶于N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜等强极性有机溶剂中[2]。与一般的微孔滤膜相比，聚偏氟乙烯膜的稳定性大大的得到了提高。
根据国际纯粹与应用化学协会(IUPAC)的定义，孔径在2～50nm范围的多孔纳米材料称为介孔（中孔）材料。由于介孔材料具有允许分子进入的更大的内表面和空穴、因量子尺寸效应及界面耦合效应的影响而具有奇异的物理、化学等许多优良的性能，将在化学、光电子学、电磁学、材料学、环境学等诸多领域有巨大的潜在应用前景，所以自诞生以来就成为国际上研究的重点[3]。介孔材料可以按是否有序分类。其中有序介孔是20世纪90年代初迅速兴起的一类新型纳米结构材料，它利用有机分子—表面活性剂作为模板剂，与无机源进行界面反应，以某种协同或自组装方式形成由无机离子聚集体包裹的规则有序的胶束组装体，通过煅烧或萃取的方法除去有机物质后保留下无机骨架，从而形成多孔的纳米结构材料[4]。这样形成的纳米介孔材料要么是粉末状的介孔分子筛，要么就是以类似玻璃为载体的一层胶体膜，这样的形态都不利于介孔材料的应用。Baodian Yao等人在氧化铝膜上组装可控孔径的介孔材料，形成介孔膜[5]。这样制成的介孔膜在催化、吸附、分离等许多领域有着不可估量的应用价值。迄今为止，介孔膜的制备主要是在固体基底上通过旋涂、浸渍提拉或者喷雾等方法制得，而这种膜是往往需要固体基底支撑，无法作为独立支撑(free standing)的多孔膜应用于膜过滤领域中。
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