納米薄膜的制備

1、納米薄膜的制備實(shí)驗(yàn)講義近年來，由于我國工業(yè)化發(fā)展迅速所導(dǎo)致的環(huán)境污染以及氣候變化，使水資源和空 氣污染的問題越來越嚴(yán)重。但是，水體凈化以及氣體凈化仍然具有不小的挑戰(zhàn)。低成本、 高效納米過濾薄膜將會是具有很大前景的一種材料。納米過濾薄膜現(xiàn)在已經(jīng)被廣發(fā)的應(yīng) 用于飲用水的過濾已經(jīng)工業(yè)廢水的凈化，因?yàn)樗哪艿?，并且制備簡單，以及薄膜本?所具有的獨(dú)特的性能。其中，在膜分離技術(shù)應(yīng)用中，微孔濾膜是應(yīng)用范圍最廣的一種膜 品種，使用簡單、快捷、被廣泛應(yīng)用于科研、食品檢測、化工、納米技術(shù)、能源和環(huán)保 等眾多領(lǐng)域。微孔濾膜是利用高分子化學(xué)材料，致孔添加劑經(jīng)特殊處理后涂抹在支撐層 上制作而成。微孔濾膜主要由精制硝化

2、棉，加入適量醋酸纖維素、丙酮、正丁醇、乙醇、 等制成，主要品種有混合纖維素酯微孔濾膜，尼龍濾膜，聚四氟乙烯濾膜，聚偏氟乙烯 膜（PVDF），聚醚砜濾膜和聚丙烯過濾膜（PP濾膜），具有無毒衛(wèi)生，是一種多孔性的薄 膜過濾材料，孔徑分布比較均勻，孔隙率高，無介質(zhì)脫落，質(zhì)地薄，阻力小，濾速快， 吸附極小，有親水性和疏水性之分。功能化改性，諸如納米金屬粒子摻雜，能在保持濾 膜結(jié)構(gòu)特性的同時(shí)賦予其豐富的功能特性。其中，對濾膜進(jìn)行納米金屬粒子，諸如鐵、 鉆、鎳等磁性金屬，的功能化修飾，可以實(shí)現(xiàn)濾膜電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)等特性的有效提高， 進(jìn)一步還能直接以微孔濾膜為基底沉積制備功能性納米顆粒薄膜，對于濾膜基材料在電

3、 磁屏蔽、吸附分離等領(lǐng)域的應(yīng)用起到促進(jìn)作用。真空過濾是應(yīng)用最為廣泛、在理論與實(shí)踐方面最為成熟的一種過濾方法，主要使用多 孔過濾介質(zhì)支撐濾餅。真空過濾是借在過濾介質(zhì)一側(cè)造成一定程度的負(fù)壓（真空）而使濾液 排出實(shí)現(xiàn)固液分離，其推動力較小，一般為0.040.06 MPa，有時(shí)可達(dá)0.08 MPa。其中， 被排除的水分基本上是重力水及孔隙水，因?yàn)檎婵粘槲€不足以排除表面水及毛細(xì)水。真 空過濾機(jī)是過濾介質(zhì)的上游為常壓，下游為真空，由上下游兩側(cè)的壓力差形成過濾推動力 而進(jìn)行固、液分離的設(shè)備。真空過濾機(jī)可有間歇式和連續(xù)式兩種型式。間歇式和連續(xù)式真 空過濾機(jī)各有特點(diǎn)，但是連續(xù)式真空過濾機(jī)的應(yīng)用更廣泛。真空過濾

4、機(jī)的優(yōu)點(diǎn)如下：勞 動強(qiáng)度小；能直接觀察到過濾情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，便于檢查；維修費(fèi)用較低；連 續(xù)式真空過濾機(jī)的工作效率高。實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馕⒖诪V膜；了解真空過濾的原理；了解真空過濾機(jī)基本操作。實(shí)驗(yàn)原理真空過濾的原理是借在過濾介質(zhì)一側(cè)造成一定程度的負(fù)壓（真空）而使濾液排出實(shí)現(xiàn)固 液分離，其推動力較小，一般為0.040.06 MPa，有時(shí)可達(dá)0.08 MPa。其中，被排除的水 分基本上是重力水及孔隙水，因?yàn)檎婵粘槲€不足以排除表面水及毛細(xì)水。圖1真空過濾機(jī)實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)物品：燒杯、量筒、移液槍、磁力攪拌器、分析天平、真空過濾機(jī)實(shí)驗(yàn)試劑：硝酸鐵溶液（10 mg/mL）、還原鐵粉、水合肼溶液（50 wt%）、微孔濾膜稱取硝酸鐵溶液（10 mg/mL） 510 mL ；稱取還原鐵粉0.51 g，加入到硝酸鐵溶液中，充分?jǐn)嚢?10 min；稱取1mL水合肼溶液（50 wt%），加入到硝酸鐵/鐵粉混合分散液中，進(jìn)行還原反應(yīng)， 充分?jǐn)嚢?10 min ；開啟真空抽濾機(jī)，放置微孔濾膜（孔徑大約在0.220.8 um），將還原后硝酸鐵/鐵粉混 合分散液倒入真空過濾機(jī)，真空