复合PVDF介孔二氧化硅膜的合成及其对金属铬离子吸附研究(2)
4.1.5 透射电镜分析 13
4.1.6 吸脱附实验 15
4.2铬离子吸附实验 16
结论 16
致谢 17
参考文献 18
1 前言
1.1选题意义
随着科学技术的发展，纳米技术已经成为科学发展中不可或缺的一项技术，现在越来越多的科学家都在研究纳米技术。一场以节约资源和能源、合理利用资源和能源、优化人类生存环境的新工业革命已经到来。在这个社会发展、经济振兴的时期，纳米技术如同一把钥匙一样起着关键作用，纳米技术即将成为这场新工业革命的主导作用之一。
按照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[2]。介孔材料可以按是否有序分类[3，4]。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，以某种协同或自主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，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,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。
膜过滤技术是当前国内外处理工业废水的重要技术，与其他净化分离技术相比，膜过滤技术具有能耗低、分离效率高、工作可靠性强、设备占地面积少、自动化控制程度高等优点。超滤膜是膜分离技术的重要组成部分。超滤膜的种类很多，一类为有机膜：常有醋酸纤文素、聚偏氟乙烯等，另一类为无机膜：常有多孔氧化铝膜、多孔不锈钢膜、多孔陶瓷膜等[6，7，8]。其中聚偏氟乙烯膜是一种常用的膜，聚偏氟乙烯膜经过改性后具有抗污染抗氧化等特性。徐俊、于水利等人运用改性聚偏氟乙烯膜对油田采油污水进行深度处理，出水通量平稳，出水水质达到《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》（SY/T5329——94）的A1级标准。
本课题研究其意义在于：（1）采用低成本的改性聚偏氟乙烯（PVDF）膜来取代高成本的商用无机陶瓷膜。（2）进行过改性复合的聚偏氟乙烯膜的孔径比未改性的聚偏氟乙烯膜的孔径小了许多，孔径越小越容易破乳化，这样可以更好的运用在金属铬离子分离技术上。
本文利用无毒无害的介孔二氧化硅材料以聚偏氟膜作为基体合成复合材料膜。该膜材质轻，耐高压。由于其使用PVDF膜作为基体，在价格上比一般用于铬离子分离的无机陶瓷氧化锆膜或者是多孔阳极氧化铝膜都要便宜。
聚偏氟膜的热分解温度在300摄氏度以上，可以长期稳定地使用在零下40摄氏度至零上150摄氏度。特点是机械强度高，有良好的化学稳定性，在室温条件下不被酸碱强氧化剂和卤素所腐蚀，发烟硫酸、强碱、酮等少数化学品只能使其溶胀或部分溶解。全世界PVDF膜产量高，生产条件成熟，所以价格低廉，非常适合作为复合膜的原材料。
亲水醋酸纤文素膜或者是阳极氧化铝膜，这两者的机械强度很小，有抗化学药剂能力差的弱点，不适合运用于大规模处理污水。将MCM41介孔材料组装入PVDF膜内后可以运用这种聚偏氟乙烯介孔超滤膜的尺寸效应和纳米级孔道的特殊性质对铬离子进行分离与富集。使用这种复合PVDF膜进行铬离子分离的实验的研究。