MXene基复合薄膜制备及其水界面蒸发性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangrocpe
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
不断增长的水需求导致全球海水淡化体量迅速增加。通过蒸发产生的水纯度很高。太阳能蒸发制备清洁的水被认为是最有吸引力和最容易实现的太阳能热技术之一。最近发展的界面太阳能蒸发系统,将光吸收装置放置在水-空气界面上,使得只有空气-液体界面能够被加热,大大提高光热效率。水界面蒸发装置的核心是光热转换材料的开发。近年来,MXene被证明具有独特和吸引人的光热转换特性。MXene及其相关复合材料由于其优异的电磁波吸收能力,能够有效地吸收太阳光,这是其应用于水界面蒸发装置的必要前提。本论文首先用简单的抽滤法和浸泡法制备了MXene/PVDF水界面蒸发材料和MXene/Ni水界面蒸发材料,使用SEM、XRD和EDS等表征手段对材料的形貌进行了分析,并研究了两种材料的水界面蒸发性能,确定性能更好的材料,对其进行进一步的研究。接下来通过抽滤的方法制备了MXene/Co-MOF-74/PVDF和MXene/枝状Co/PVDF两种光热转换材料,对加入不同质量Co-MOF-74、枝状Co制备的材料的形貌组成进行了分析,并研究了材料的太阳光吸收能力,测试了材料的润湿性能、水蒸发速率和海水脱盐,研究了材料的水界面蒸发性能。研究表明,在PVDF膜上抽滤5 m LMXene分散液制备的MXene-5材料的水蒸发速率最高,达到1.65 kg/(m~2·h)。选择MXene-5样品进行循环试验,循环5次后样品的水蒸发速率变为1.53 kg/(m~2·h)。将泡沫镍浸泡在MXene分散液中12 h制备的Ni foam 12的水蒸发速率最高,达到2.23 kg/(m~2·h)。选择Ni foam 12样品进行循环试验,循环5次后样品的水蒸发速率变为1.81 kg/(m~2·h),下降了18.8%。通过比较上述两种材料的微观形貌和光热转换性能,Ni foam 12样品虽然具有较好的微观形貌和较高的水蒸发速率,但是Ni foam 12材料的稳定性较差,不具有好的循环使用能力。而MXene-5材料具有相对较好的循环稳定性,接下来在此基础上进行改进,以制备具有更好光热转换性能的材料。通过在MXene分散液中分别加入不同质量的Co-MOF-74和枝状Co来抽滤制备不同样品。其中制备的样品Co-MOF 2.5和Co 2.5的水蒸发速率最高,对其进行了循环稳定性测试和海水脱盐测试。循环5次后的水蒸发速率为1.72 kg/(m~2·h)。Co 2.5样品的水蒸发速率仍有1.76 kg/(m~2·h),在人工海水中测试时,收集的冷凝水中主要离子的浓度均在均低于WHO和EPA规定的标准之下,证明两种材料具有较好的海水脱盐能力。
其他文献
超声驻波雾化技术作为直接利用驻波声场能量对声场中的液体进行破碎雾化来制备粉末的非接触式雾化技术,设备简单,制备的粉末具备球形度高,杂质少,粒径分布窄等优势,通过工艺参数的严格控制可以实现粉末粒度的可控,对于粉末的生产具有非常重大的意义。针对超声驻波声场中液滴和液流的变形、破碎乃至雾化的过程进行了仿真和实验研究,分析驻波声场中液滴和液流的雾化机理,研究不同雾化参数的影响规律,为雾化过程提供参数选择依
根据各种不同理论和应用的需要,Orlicz空间有各种不同形式的推广,赋p-Amemiya范数的Orlicz空间是Orlicz空间的推广。端点、强端点及非方性是Orlicz空间中的重要的几何概念,它与凸性、平坦性和自反性有着紧密的联系。 本文主要研究Orlicz空间的对偶空间的一些基本性质以及赋p-Amemiya范数的Orlicz空间单位球面上的强端点及其非方性。全文分为以下几部分。
随着印染行业的发展,大量染料废水亟待处理,纳滤膜分离工艺在染料废水处理中有良好的应用前景,开发新型的膜材料是目前的研究热点之一。ZIF-8金属-有机骨架具有较高的孔隙率、均匀稳定的孔径以及良好的稳定性,可以作为膜分离层应用在水处理中。本课题采用一步电化学法在多孔阳极氧化铝(AAO)和聚偏氟乙烯(PVDF)基膜上制备ZIF-8分离层,并考察复合膜对于亚甲基蓝染料废水的膜滤性能效果,结合表征及性能测试
随着科学技术的高速发展,人们发明了各种各样的塑料制品,给日常生活和生产带来了极大的便利,同时也产生了一系列环境问题。环境中的塑料垃圾不断地破碎、裂解,形成微塑料(尺寸<5 mm)。微塑料可以吸附各种污染物质,被生物体摄入后沿食物链和食物网传递,在生物体内富集,影响生物的正常生理功能。微塑料作为新兴污染物,对海洋生态环境安全带来较大的威胁;同时还可以作为载体富集抗生素等污染物,导致海洋中抗生素的局部
近年来,海水养殖业的迅速发展导致了大量海水养殖废水的排放,对沿海生态造成了严重的威胁,海水养殖废水通常富含有机物、氮和磷。除此之外,海水养殖废水的高盐度问题也给处理工艺带来了巨大的挑战。微藻生物膜膜反应器(微藻生物膜MBR)采用固定化微藻与膜生物反应器结合的方式,与传统物理化学方法相比,该工艺在高效处理废水的同时,富集微藻生物量,大大降低了采收成本,且收获的微藻可广泛应用于食品、能源等行业,带来一
糖尿病(DMs),是一种常见的具有遗传倾向的代谢性疾病,其中,II型糖尿病的特点是胰岛素抵抗、高胰岛素血症以及胰腺β-细胞的衰竭。由于α-葡萄糖苷酶(α-glucosidase,AG)和DPP-Ⅳ酶抑制剂可通过减缓机体对糖的吸收来控制血糖浓度,故在II型糖尿病的治疗方面有很广泛的应用。本论文以绵羊乳清蛋白作为原料,利用酶解的方法,获得具有AG抑制活性和DPP-Ⅳ酶抑制活性的多肽溶液,对所得到的多肽
惯性约束核聚变精密物理实验对金属铜零件的超光滑表面提出了极高的要求,金刚石超精密车削是其制备的有效手段。金属车削时由于刀-屑接触面近刀尖处应力及温度极高,被切削的底层材料与前刀面之间常处于粘接状态,其刀-屑间摩擦行为与一般常库仑摩擦行为存在显著差异。此外,粘接与滑移两种摩擦状态随着切削中温度、应力等状态参数的变化相互转化,由此导致切削力不平稳,加工表面形貌变差,刀-屑间的粘接状态还会加剧刀具磨损。
我国污水污泥逐年增多,热风干燥是污泥预处理的重要环节。提高干燥效率对于减小热交换器尺寸,降低成本有着重要的意义。脉动气流在提高换热及干燥效率中具有一定的优势,在干燥领域有着广泛的应用前景。因此,在本文中将使用脉动气流对污泥干燥过程进行研究,同时也使用稳定气流对污泥干燥过程进行研究。入口气流为热空气。通过CFD仿真技术,将污泥简化为多孔介质,建立干燥数学模型,对污泥薄层的水分丢失过程展开预测。本文首
膜蒸馏(MD)是依靠疏水膜两侧的蒸气压差进行分离的过程。膜蒸馏工艺在海水淡化、浓盐水处理等方面有广阔的发展空间,具备出水水质好、操作温度及压力低、设备体积小、可利用太阳能等清洁能源等优点。然而膜蒸馏工艺始终商业化应用较少,主要是由于膜通量低,其所用疏水膜面临膜污染和膜润湿的问题。因此改善膜蒸馏的传质过程及结垢情况成为膜蒸馏工艺中的研究热点。除了受到较多学者研究的膜改性,辅助工艺在实际应用中因其简单
近年来,随着生物炭研究深入,热解作为污水污泥处理的替代选择显现了许多优点:例如,高温热解过程可使原始污泥中潜在有毒有害有机污染物分解,杀灭病原体微生物,并且充氮的缺氧环境限制可能的新污染物质产生。但是,因为污水污泥中存在的重金属污染物质在热解过程中不会消失,后续处理应用需持续关注。本课题以高低两种重金属浓度的污水污泥为研究对象,考察其在不同温度的热解过程中重金属的转化及热解后的产物炭对土壤性质的影