碳纳米材料聚偏氟乙烯共混膜的制备、改性与吸附性能的研究的任务书.docx

碳纳米材料聚偏氟乙烯共混膜的制备、改性与吸附性能的研究的任务书
任务书
一、研究背景与意义
随着工业的发展和人工活动的增加，大量的有机污染物被排放到环境中，对环境生态造成了极大的威胁。因此，如何高效地降解和吸附这些有机污染物成为了环境科学领域需要解决的问题之一。目前，有机污染物的处理方法主要包括了生物、化学和物理方法等几种，其中主要的处理方法为吸附法。吸附法具有简单、快速、高效、易操作等优点，逐渐被广泛运用于废水处理和环境治理中。
聚偏氟乙烯（PVDF）是一种重要的高分子材料，具有很好的电学、热学、化学稳定性和较高的机械性能特点。由于其优异的吸附性能，近年来，PVDF材料已成为污染物吸附催化剂的备选材料之一。在PVDF基础上，引入碳纳米材料可以显著提高膜的吸附性能，工业上广泛应用。因此，本研究旨在制备碳纳米材料聚偏氟乙烯共混膜，并对其进行改性，以提高其对有机污染物的吸附性能，对其吸附性能进行研究的意义和重要性非常显著。
二、研究内容与目的
1.制备碳纳米材料聚偏氟乙烯共混膜
聚偏氟乙烯与碳纳米材料的复合原理贯穿全过程，制备共混膜是本研究的基础和核心部分。需要对PVDF材料进行配比、溶解、混合和均化处理，以实现PVDF材料的成膜能力及稳定性，同时需要优化碳纳米材料的添加量和粒度，保证材料间的协同作用，形成良好的复合结构。
2.改性处理
基于PVDF材料的吸附性能和本身的高的化学稳定性进行改性处理，以提高其对有机污染物的吸附性能。选择合适的改性方法及改性剂，将改性剂引入PVDF材料体系中，为后续的吸附性能优化奠定基础。
3.吸附性能研究
对改性后的碳纳米材料聚偏氟乙烯共混膜的吸附性能进行测试研究，通过模拟实际的污染环境和模型污染物，探究其吸附机理及性能，以研究吸附量、吸附速率和吸附循环性能等个体性能，并分析这些性能受制约的因素。
4.总结与分析
对制备的共混膜和改性处理的PVDF材料进行总结和分析，明确本研究的贡献和实际应用价值，并为今后的研究提出继续展开的方向。
三、研究步骤
1.制备碳纳米材料聚偏氟乙烯共混膜
本研究将采用浸渍法制备碳纳米材料聚偏氟乙烯共混膜。首先，准备聚偏氟乙烯(PVDF)材料，将碳纳米材料分别加到溶剂中并分散，然后将PVDF材料与碳纳米材料混合，用超声波震荡使其充分混合。将混合液倒入玻璃模中，通过升温静置、冷却退火等步骤制备结构稳定且具有较高吸附性能的共混膜。
2.改性处理
将改性剂引入PVDF材料体系中，通过溶剂混合、搅拌、超声波震荡等方式将改性剂与PVDF混合，制备具有更好吸附性能的改性共混膜。
3.吸附性能研究
选择典型有机污染物模拟实际污染物环境，采用自制实验装置进行性能测试。本研究将探讨不同碳纳米材料的添加量和粒度对聚偏氟乙烯改性吸附性能的影响，并对吸附机理及性能的微观原因进行分析和讨论。
4.总结与分析
基于实验结果，对制备的共混膜及改性处理后的PVDF材料进行分析和总结，并提出下一步研究探索的方向和重点。
四、研究计划
1.进行文献调查和材料选取、实验条件的制定（2周）
2.制备碳纳米材料聚偏氟乙烯共混膜及表征（4周）
3.对PVDF材料进行改性处理及表征（4周）
4.实验室环境和装置建设及试验条件制定（1周）
5.进行吸附性能研究（8周）
6.数据分析和结果表述（3周）
7.编写论文和归档（2周）
五、参考文献
1)Anirudhan,T.S.&Vinod,V.V.(2013).Modifiedchitosanandchitinmaterialsandtheiruseasadsorbentsforremovaloftoxicmetalionsfromaqueoussolutions.JournalofChemical&EngineeringData,58(4),1126-1140.
2)Wei,J.,Liu,G.,Zhang,J.,Wang,H.,Yu,X.,&Sun,Z.(2014).Preparationofcarbonnanotubes/PVDFcompositemembranesandtheirapplicationinwatertreatment.JournalofMaterialsScience&Technology,16(1),21-27.
3)Liu,Y.,Tang,B.,Wang,Y.,Liu,J.,Wang,Y.,Gao,L.,...&Li,G.(2016).Grapheneoxide-embeddedPVDFmembranewithimprovedultrafiltrationandantifoulingproperties.JournalofMembraneScience,518(1),1-11.
4)Tsyganenko,A.A.,Vasil'ev,V.G.,Uch