Thông tin tài liệu
LỜI CẢM ƠN Để giúp tơi hồn thành tớt luận văn ngồi nỗ lực thân cịn có giúp đỡ q Thầy, Cơ, gia đình bạn bè Qua tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến người giúp đỡ tơi śt q trình thực đề tài Lời cảm ơn chân thành đầu tiên, xin gửi đến PGS.TS Nguyễn Thị Vương Hoàn, giảng viên khoa Khoa học tự nhiên trường Đại học Quy Nhơn TS Ngơ Hờng Ánh Thu, giảng viên khoa Hóa trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia Hà Nợi tận tình giúp đỡ hướng dẫn tơi hồn thành luận văn Tơi ln ghi nhớ tri ân đóng góp, dạy đặc biệt quan tâm Cô suốt thời gian thực đề tài Xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến quý Thầy, Cô giáo khoa Hóa trường h Đại học Quy Nhơn tạo điều kiện tốt thời gian học tập nghiên cứu trường Cuối cùng, xin cảm ơn cha, mẹ bạn bè động viên tinh thần, tạo điều kiện, hỗ trợ thời gian học tập Xin chân thành cảm ơn! Quy Nhơn, tháng năm 2019 Học viên thực Nguyễn Thị Thanh Kim Huệ i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, KÍ HIỆU v DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ix MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu màng lọc ………………………………………………….5 1.1.1 Màng lọc trình tách màng 1.1.2 Phân loại màng lọc 1.1.3 Quá trình tách màng 1.1.4 Tính lọc tách màng h 1.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tách lọc qua màng 1.1.6 Hiện tượng tắc màng trình tách lọc 1.1.7 Giới thiệu màng lọc polysulfone (PSf) màng composit polyamid lớp mỏng (TFC-PA) 14 1.1.8 Một số ứng dụng màng lọc sản xuất nước tái tạo nguồn nước 16 1.2 Phương pháp biến tính bề mặt màng cách phủ lớp hạt vô ưa nước 17 1.3 Giới thiệu GO và GO biến tính TiO2 20 1.3.1 Graphen oxit (GO) 20 1.3.2 Titanium dioxit (TiO2) 21 1.3.3 Giới thiệu GO biến tính TiO 24 1.4 Giới thiệu màng polymer (PSF, TFC-PA) biến tính 25 1.5 Tài nguyên nước tầm quan trọng công nghệ khử mặn 28 ii 1.5.1 Tài nguyên nước 28 1.5.2 Sự cần thiết phải khử mặn nước biển 30 1.5.3 Một số công nghệ khử mặn 32 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 35 2.1 Thực nghiệm 35 2.1.1 Thiết bị, hóa chất 35 2.1.2 Tổng hợp vật liệu 36 2.1.3 Chuẩn bị mẫu nước muối 38 2.2 Phương pháp nghiên cứu .39 2.2.1 Phương pháp đặc trưng vật liệu và đặc tính bề mặt màng lọc 38 2.2.1.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-ray Diffraction, XRD) 38 2.2.1.2 Phổ hồng ngoại phản xạ bề mặt FTIR-ATR 39 2.2.1.3 Phổ tán xạ lượng tia X (Energy Dispersive X-ray h Spectrocopy, EDX) 40 2.2.1.4 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (Transmission electron microscopy – TEM) 40 2.2.1.5 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) 41 2.2.1.6 Phổ quang điện tử tia X (X – ray photoelectron Spectroscopy XPS) 41 2.2.2 Đánh giá tính tách lọc màng 42 2.2.2.1 Độ lưu giữ 43 2.2.2.2 Năng suất lọc qua màng flux 43 2.2.2.3 Độ thấm nước (permeability) 44 2.2.2.4 Các phương pháp xác định nồng độ ion mẫu nghiên cứu 45 iii 2.2.3 Đánh giá khả chống tắc nghẽn màng 47 2.2.3.1 Độ trì suất lọc theo thời gian …48 2.2.3.2 Hệ số tắc màng bất thuận nghịch 47 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48 3.1 Đặc trưng vật liệu GO và GO-TiO2 …………………………………49 3.2 Đặc trưng vật liệu màng 52 3.2.1 Màng PSf tổng hợp PSf biến tính GO, GO-TiO2 52 3.2.2 Đặc tính bề mặt màng TFC-PA màng biến tính TFCPA/GO, TFC-PA/GO-TiO2 56 3.3 Khảo sát tính tách lọc màng 63 3.3.1 Tính tách lọc màng PSf 59 3.3.1.1 Khả tách lọc muối màng PSf biến tính khơng biến tính 59 h 3.3.1.2 Ảnh hưởng lượng chất biến tính đến khả tách màng 63 3.3.1.3 Ảnh hưởng ion đến trình khử mặn màng 70 3.3.2 Tính tách lọc màng TFC-PA, TFC-PA/GO, TFCPA/GO-TiO2 71 3.3.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng GO 59 3.3.2.2 Khả chống tắt nghẽn màng TFC-PA và màng biến tính 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 I KẾT LUẬN 77 II KIẾN NGHỊ 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, KÍ HIỆU AAS EDX Atomic Absorption Spectrometric ( Phương pháp hấp thụ nguyên tử) Energy Dispersive X-ray Spectrocopy (Phổ tia X phân tán lượng) FM Độ trì suất lọc theo thời gian FRw Hệ sớ tắt màng bất thuận nghịch Fourier transform infrared spectroscopy- FTIR-ATR Attenuated Total Reflection (Phổ hồng ngoại phản xạ bề mặt) GO PSf/GO-T15 PSf/GO-T20 Màng tạo từ dung dịch có chứa PSf, GO TiO2 (GO chiếm 10% trọng lượng TiO2) h PSf/GO-T10 Graphene oxide (graphen oxit) Màng tạo từ dung dịch có chứa PSf, GO TiO2 (GO chiếm 15% trọng lượng TiO2) Màng tạo từ dung dịch có chứa PSf, GO TiO2 (GO chiếm 20% trọng lượng TiO2) J Năng suất lọc màng biến tính Jo Năng suất lọc màng PSf hay TFC-PA Jw Đợ thấm nước màng biến tính Jwo Đợ thấm nước màng PSf TFC-PA Nước DI Nước đề ion PSf Màng PSF với dung dịch tạo màng có PSf GO/PSf Màng tạo từ dung dịch có chứa 1%GO PSf GO-TiO2/PSf Màng tạo từ dung dịch có chứa PSf, GO TiO2 v R SEM TEM TFC-PA Độ lưu giữ Scanning Electron Microscope (Ảnh hiển vi điện tử quét) Transmission electron microscopy (Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua) Thin film composite – polyamide (Polyamide composit lớp mỏng) TFC-PA/GO Màng TFC-PA có biến tính GO TFC-PA/TiO2 Màng TFC-PA có biến tính TiO2 khơng chiếu UV TFC-PA/TiO2, UV Màng TFC-PA có biến tính TiO2 chiếu UV TFC-PA/GO+TiO2 TFC-PA/GO+TiO2, UV Màng TFC-PA có biến tính GO+TiO2 khơng chiếu UV Màng TFC-PA có biến tính GO+TiO2 chiếu UV X – ray photoelectron Spectroscopy (Phổ quang h XPS XRD điện tử tia X) X-Ray Diffraction (Nhiễu xạ Rơnghen) vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng bảng 1.1 Trang Thành phần hóa học trung bình nước sơng hờ nước biển tồn cầu 31 2.1 Các loại hóa chất sử dụng đề tài 35 3.1 Thành phần nguyên tố mẫu GO-TiO2 GO 50 3.2 3.3 Hàm lượng ngun tớ có màng PSf, PSf/GO PSf/GO-TiO2 Độ thấm nước, suất lọc, độ lưu giữ màng PSf, PSf/GO PSf/GO-TiO2 54 58 Sự tăng giảm suất lọc (J/Jo) độ thấm nước 3.4 (Jw/Jwo); độ lưu giữ màng PSf, màng biến tính 59 h PSf/GO PSf/GO-TiO2 3.5 3.6 3.7 Góc tiếp xúc màng PSf, PSf/GO PSf/GO-TiO2 Hệ số tắc màng bất thuận nghịch màng PSf, PSf/GO PSf/GO-TiO2 Độ thấm nước, suất lọc, độ lưu giữ màng PSf/GO-T10, PSf/GO-T15, PSf/GO-T20 Sự tăng giảm suất lọc (J/Jo) 3.8 60 62 63 độ thấm nước (Jw/Jwo); độ lưu giữ màng PSf/GO-T10, PSf/GO- 63 T15, PSf/GO-T20 3.9 3.10 Góc tiếp xúc màng PSf/GO-T10, PSf/GO-T15, PSf/GO-T20 Nồng độ ion hiệu suất xử lý ion nước muối sau lọc chưng cất vii 66 68 3.11 Nồng độ ion hiệu suất xử lý ion nước biển sau lọc chưng cất h viii 69 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hiệu Tên hình hình Trang 1.1 Sơ đồ trình tách qua màng 1.2 Cơ chế tắc nghẽn màng 10 1.3 Cấu tạo màng composite polyamide lớp mỏng 16 1.4 Cơ chế trình xúc tác quang màng phủ TiO 20 1.5 Cấu trúc một lớp vảy Graphen Oxit 21 1.6 Giản đồ lượng anatase rutile 22 1.7 Hiện tượng siêu thấm ướt ở TiO kích thướt nano 23 1.8 Cơ chế chuyển từ kỵ nước sang ưa nước TiO chiếu sáng 24 Tỷ lệ loại nước Trái Đất 29 2.1 Sơ đồ thiết bị tạo màng tạo theo phương pháp spincoating 37 2.2 Sơ đồ nhiễu xạ Rơnghen 39 2.3 Sơ đồ tia tới tia phản xạ mạng tinh thể 39 2.4 Thiết bị lọc màng 42 2.5 2.6 3.1 3.2 3.3 h 1.9 Thiết bị mô tả trình khử mặn kết hợp lọc qua màng chưng cất Sơ đờ thiết bị lọc màng phịng thí nghiệm Giản đồ nhiễu xạ tia X graphit, GO (a); TiO2 GOTiO2 (b) Ảnh SEM TEM vật liệu GO Ảnh SEM (a1, a2), TEM (a3) ảnh SEM- Mapping nguyên tố C(b), O(c), Ti(d) vật liệu GO-TiO2 ix 42 43 48 49 49 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 Phổ FTIR GO (a), TiO2 (b), vật liệu tổ hợp GO-TiO2 (c) Ảnh SEM màng PSf, PSf/GO Phổ tán xạ lượng tia X màng PSf (a), PSf/GO (b) PSf/GO-TiO2 (c) Phổ XPS màng PSf/GO-TiO2 Phổ FTIR-ATR màng PSf (a), PSf/GO (b) PSf/GO-TiO2 (c) Ảnh SEM bề mặt màng TFC-PA (trái) màng phủ hạt GO (phải, trên), TiO2 nồng độ mg/L 35 mg/L Phổ hồng ngoại phản xạ FTIR-ATR bề mặt màng TFC-PA màng biến tính So sánh suất lọc độ thấm ướt độ lưu giữ 52 53 54 55 56 57 59 h màng PSf (a), PSf/GO (b) PSf/GO-TiO2 (c) 51 3.12 3.13 3.14 Hình ảnh mơ tả góc thấm ướt màng PSf, PSf/GO PSf/GO-TiO2 Đợ trì suất lọc màng PSf màng biến tính PSf/GO, PSf/GO-TiO2 Hệ số tắc màng bất thuận nghịch màng PSf, PSf/GO PSf/GO-TiO2 60 61 62 Sự tăng giảm suất lọc (J/Jo), độ thấm nước (Jw/Jwo) 3.15 độ lưu giữ màng PSf/GO-T10, PSf/GO-T15, 64 PSf/GO-T20 3.16 3.17 Ảnh SEM màng PSf/GO-T10, PSf/GO-T15, PSf/GO-T20 Ảnh mơ tả góc thấm ướt màng x 65 66
Ngày đăng: 01/12/2023, 14:45
Xem thêm:
